JPH10176203A - 焼結歯車部品の表面緻密化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】転造加工により歯車部の表面に十分な緻密層を
確実に形成する。 【解決手段】歯先１ｃ、歯面１ａ及び歯底１ｂにより構
成された複数の歯を有する歯車部を備えた焼結体よりな
る被加工素材１を、歯車部に噛み合う転造ダイス２によ
り転造加工して歯車部の表面を緻密化する。この際、被
加工素材１の歯車部のうちの少なくとも一部の歯におい
て、好ましくはできるだけ多くの歯において、転造ダイ
ス２が歯車部の歯面１ａ及び歯底１ｂに圧接され、か
つ、転造ダイス２と歯車部の歯先１ｃとの間隔が零とな
るように、被加工素材１と転造ダイス２との形状及び位
置関係を定めて転造加工する。これにより、転造ダイス
２により押し潰された被加工素材１の肉は確実に被加工
素材１の内部（転造ダイス２による加圧方向）に流動
し、転造ダイス２が圧接される歯車部の表面に確実に緻
密層を形成することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼結歯車部品の表
面緻密化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】特表平６−５０１９８８号公報には、焼
結歯車部品の表面緻密化を目的とする歯車転造技術が開
示されている。これは、金属粉末を所定形状にプレス加
工して歯車部を備えた圧粉体を成形し、この圧粉体を焼
結して得られた焼結体よりなる被加工素材について、転
造ダイスを用いて歯車部を転造加工するものである。

【０００３】この転造加工によれば、歯車部表面が緻密
化されるので、表面硬化により歯車部における耐摩耗性
や強度等を向上させることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に開
示された技術では、転造加工による歯車部表面の緻密層
の形成が不十分であること、及び歯車部の歯先円直径が
転造加工後に増大してしまうことが、本発明者の実験に
より確認された。すなわち、上記公報の転造技術では、
図３（ａ）に示すように被加工素材８０の歯車部の歯面
８１に転造ダイス９０を圧接して、歯面８１の表面を緻
密化する方法、図３（ｂ）に示すように被加工素材８０
の歯車部の歯面８１及び歯底８２に転造ダイス９０を圧
接して、歯面８１及び歯底８２の表面を緻密化する方
法、及び図３（ｃ）に示すように被加工素材８０の歯車
部の歯底８２に転造ダイス９０を圧接して、歯底８２の
表面を緻密化する方法を実施している。しかし、これら
いずれの方法においても、被加工素材８０の歯車部の歯
先８３と転造ダイス９０との間にはクリアランスが存在
する。このため、転造ダイス９０によって押し潰された
被加工素材８０の肉は被加工素材８０の内部だけでなく
歯先８３方向に流れてしまう傾向にある。その結果、転
造ダイス９０を圧接して表面を緻密化しようとする部分
において、緻密層の形成が不十分となり、また歯車部の
歯先８３の円直径が増大してしまう。

【０００５】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、転造加工により歯車部の表面に十分な緻密層を形
成することができ、また転造加工後に歯車部の歯先円直
径が増大することを防ぐことのできる焼結歯車部品の表
面緻密化方法を提供することを解決すべき技術課題とす
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の焼結歯車部品の表面緻密化方法は、歯先、歯面及び
歯底により構成された複数の歯を有する歯車部を備えた
焼結体よりなる被加工素材を、該歯車部に噛み合う転造
ダイスにより転造加工して該歯車部の表面を緻密化する
方法であって、上記歯車部のうちの少なくとも一部の歯
において、上記転造ダイスが上記歯面及び上記歯底に圧
接され、かつ、上記転造ダイスと上記歯先との間隔が零
となるように、上記被加工素材と上記転造ダイスとの形
状及び位置関係を定めて転造加工することを特徴とする
ものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の焼結歯車部品の表面緻密
化方法では、歯車部を備えた焼結体よりなる被加工素材
を転造加工する。この被加工素材の歯車部は、歯先、歯
面及び歯底により構成された複数の歯を有している。上
記被加工素材は、金属粉末原料をプレス加工等により歯
先、歯面及び歯底を有する歯車部を備えた圧粉体に圧縮
成形し、これを焼結することにより準備することができ
る。

【０００８】なお、歯車部の形状としては、平歯車、は
すば歯車等の形状とすることができる。転造加工に用い
る転造ダイスは、被加工素材の歯車部の形状に対応させ
て準備する。すなわち、被加工素材の歯車部の歯先及び
歯底にそれぞれ噛み合う歯底及び歯先をもつ歯車形状の
転造ダイスを用いることができる。詳細に説明すれば、
転造加工時に、被加工素材の歯車部のうちの少なくとも
一部の歯において、被加工素材の歯車部の歯面及び歯底
にそれぞれ圧接されうる歯面及び歯先形状を有し、か
つ、被加工素材の歯車部の歯先と転造ダイスの歯底との
間隔が零となる、すなわち該歯車部の歯先に当接されう
る歯底形状を有するような歯車形状の転造ダイスを用い
ることができる。

【０００９】なお、転造ダイスは、被加工素材の一方側
に一つの転造ダイスを配設しても、あるいは被加工素材
の両側に一対の転造ダイスを配設してもよい。転造加工
は、被加工素材及び転造ダイスをそれぞれ回動可能に枢
支するとともに、相互に近接又は遠隔可能とされた被加
工材の回動軸及び転造ダイスの回動軸を相対的に移動さ
せて、被加工素材の歯車部と転造ダイスの歯車部とを噛
み合わせた状態で、転造ダイスの回動軸を駆動源により
回動させることにより行うことができる。なお、転造ダ
イスの回転方向は一方向のみであっても、正逆両方向で
あってもよい。

【００１０】上記転造加工は、被加工素材の歯車部のう
ちの少なくとも一部の歯において、転造ダイスの歯面及
び歯先が被加工素材の歯車部の歯面及び歯底にそれぞれ
圧接され、かつ、被加工素材の歯車部の歯先と転造ダイ
スの歯底との間隔が零となるように、被加工素材と転造
ダイスとの位置関係を定めてなされる。すなわち、転造
加工時における被加工材の回動軸と転造ダイスの回動軸
との間隔は、被加工素材の歯車部のうちの少なくとも一
部の歯において、被加工素材の歯車部の歯面及び歯底に
転造ダイスの歯面及び歯先がそれぞれ圧接され、かつ、
被加工素材の歯車部の歯先と転造ダイスの歯底との間隔
が零となるように設定される。

【００１１】好適な態様においては、被加工素材の歯車
部のすべての歯について、転造ダイスが被加工素材の歯
車部の歯面及び歯底に圧接され、かつ、被加工素材の歯
車部の歯先と転造ダイスの歯底との間隔が零となるよう
に、転造ダイスの形状及び被加工素材と転造ダイスとの
位置関係を定めることが最も好ましく、できるだけ多く
の歯についてこのような関係を満たすように、転造ダイ
スの形状及び被加工素材と転造ダイスとの位置関係を定
めることが好ましい。ただし、被加工素材や転造ダイス
の寸法バラツキにより、被加工素材の歯車部のうちの一
部の歯について、歯車部の歯先と転造ダイスとの間に不
可避的に微小隙間が形成されることは許容される。

【００１２】従来、被加工素材の歯車部の歯先と転造ダ
イスとの間にクリアランスが存在する状態で、転造加工
していたため、転造加工時に転造ダイスにより押し潰さ
れた被加工素材の肉が歯車部の歯先方向（上記クリアラ
ンス方向）に流れてしまう傾向にあった。これに対し、
本発明の焼結歯車部品の表面緻密化方法では、被加工素
材の歯車部のうちの少なくとも一部の歯において、好適
な態様においてはできるだけ多くの歯において、転造ダ
イスが歯車部の歯面及び歯底に圧接され、かつ、歯車部
の歯先と転造ダイスとの間隔が零となるように、被加工
素材と転造ダイスとの形状及び位置関係を定めて転造加
工する。このため、このような関係を満足する歯におい
ては、転造加工時に転造ダイスにより押し潰された被加
工素材の肉は確実に被加工素材の内部（転造ダイスによ
る加圧方向）に流動し、従来のように歯車部の歯先方向
に流されるようなことはない。したがって、転造ダイス
が圧接される歯車部の表面に確実に緻密層を形成するこ
とが可能になるとともに、歯車部の歯先円直径が転造加
工後に増大することを防止することが可能になる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の焼結歯車部品の表面緻密化方
法の実施例を具体的に説明する。 （実施例）鉄系合金粉末原料をプレス加工により歯先、
歯面及び歯底を有する歯車部を備えた圧粉体に圧縮成形
し、これを焼結することにより平歯車形状の被加工素材
１を準備した。また、この被加工素材１の歯車部の形状
に対応した歯車形状を有する転造ダイス２を準備した。
この転造ダイス２は、被加工素材１の歯車部のすべての
歯について、転造加工時に、被加工素材１の歯車部の歯
面１ａ及び歯底１ｂにそれぞれ圧接されうる歯面２ａ及
び歯先２ｂ形状を有し、かつ、被加工素材１の歯車部の
歯先１ｃと転造ダイス２の歯底２ｃとの間隔が零となる
ような歯底形状を有する歯車形状とされている。

【００１４】上記被加工素材１及び転造ダイス２を図示
しない回動軸にそれぞれ回動可能に枢支した。なお、転
造ダイス２の回動軸は、被加工素材１の回動軸に対して
相互に近接又は遠隔する方向に相対移動可能とされてお
り、また図示しない駆動源により回動駆動可能とされて
いる。そして、上記転造ダイス２の回動軸を被加工素材
１の回動軸に所定距離近接させて、被加工素材１の歯車
部の歯先１ｃ及び歯底１ｂに転造ダイス２の歯車部の歯
底２ｃ及び歯先２ｂをそれぞれ噛み合わせた状態で、転
造ダイス２の回動軸を回転駆動させて、転造加工した。
この転造加工時、被加工素材１の歯車部のすべての歯に
ついて、転造ダイス２の歯面２ａ及び歯先２ｂが被加工
素材１の歯車部の歯面１ａ及び歯底１ｂにそれぞれ圧接
され、かつ、被加工素材１の歯先１ｃと転造ダイス２の
歯底２ｃとの間隔が零となるように、被加工素材１の回
動軸と転造ダイス２の回動軸との間隔を設定した。

【００１５】なお、上述したように、本実施例では、被
加工素材１の歯車部のすべての歯について、転造ダイス
２が被加工素材１の歯車部の歯面１ａ及び歯底１ｂに圧
接され、かつ、被加工素材１の歯車部の歯先１ｃと転造
ダイス２の歯底との間隔が零となるように、転造ダイス
２の形状及び被加工素材１と転造ダイス２との位置関係
を定めたが、被加工素材１及び転造ダイス２の寸法バラ
ツキにより、被加工素材１の歯車部のうちの一部の歯に
ついて、歯車部の歯先１ｃと転造ダイスとの間に不可避
的な微小隙間が形成されていることも想定されうる。

【００１６】（比較例）転造加工時に、被加工素材１の
歯車部の歯面１ａ及び歯底１ｂにそれぞれ圧接されうる
歯面２ａ及び歯先２ｂ形状を有し、かつ、被加工素材１
の歯車部の歯先１ｃと転造ダイス２の歯底２ｃとの間隔
が０．５ｍｍとなるような歯底形状を有するような歯車
形状とされた転造ダイスを用いるとともに、転造ダイス
２の歯面２ａ及び歯先２ｂが被加工素材１の歯車部の歯
面１ａ及び歯底１ｂに圧接され、かつ、被加工素材１の
歯先１ｃと転造ダイス２の歯底２ｃとの間隔が０．５ｍ
ｍとなるように被加工素材１の回動軸と転造ダイス２の
回動軸との間隔を設定すること以外は上記実施例と同様
である。

【００１７】（評価）上記実施例及び比較例の各試料１
０個について、転造加工前後における、被加工素材１の
歯先部１ｃの歯先円直径の変化を調べた。また、転造加
工後に９００℃×１５０分の熱処理を施した後について
も、被加工素材１の歯先部１ｃの歯先円直径を測定し
た。これらの結果を図２に示す。

【００１８】図２から明らかなように、比較例では、転
造加工後に、歯先円直径が０．７ｍｍ程度増加したのに
対し、本実施例では０．０２ｍｍ程度しか増加しなかっ
た。また、比較例では、転造加工後及び加熱処理後にお
いて、歯先円直径のバラツキも大きかったのに対し、本
実施例では歯先円直径のバラツキも小さかった。

【００１９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の焼結歯車
部品の表面緻密化方法では、転造加工時に転造ダイスに
より押し潰された被加工素材の肉を確実に被加工素材の
内部（転造ダイスの加圧方向）に流動させることができ
るため、転造ダイスが圧接される歯車部の表面に確実に
緻密層を形成することが可能になるとともに、歯車部の
歯先円直径が転造加工後に増大することを防止すること
が可能になる。したがって、本発明方法によれば、歯車
部の表面を十分に緻密化させて疲労強度等を十分に向上
させることができるとともに、歯先部等の寸法精度を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の焼結歯車部品の表面緻密化方法を模
式的に示す説明図である。

【図２】転造加工前後等における歯先円直径の変化の様
子を示す線図である。

【図３】従来の焼結歯車部品の表面緻密化方法を模式的
に示す説明図である。

【符号の説明】

１…被加工素材、１ａ…歯面、１ｂ…歯底、１ｃ…歯
先、２…転造ダイス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 晴郎 富山県富山市不二越本町一丁目１番１号 株式会社不二越内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】歯先、歯面及び歯底により構成された複数
   の歯を有する歯車部を備えた焼結体よりなる被加工素材
   を、該歯車部に噛み合う転造ダイスにより転造加工して
   該歯車部の表面を緻密化する方法であって、 上記歯車部のうちの少なくとも一部の歯において、上記
   転造ダイスが上記歯面及び上記歯底に圧接され、かつ、
   上記転造ダイスと上記歯先との間隔が零となるように、
   上記被加工素材と上記転造ダイスとの形状及び位置関係
   を定めて転造加工することを特徴とする焼結歯車部品の
   表面緻密化方法。