JPH10193191A

JPH10193191A - 粉末成形方法

Info

Publication number: JPH10193191A
Application number: JP9000135A
Authority: JP
Inventors: Akira Kanesashi; 朗金刺
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1997-01-06
Filing date: 1997-01-06
Publication date: 1998-07-28
Anticipated expiration: 2017-01-06
Also published as: JP3171321B2

Abstract

(57)【要約】【課題】圧粉体の上凸部と台座部との間での密度差の
減少を図ることができ、また、強度を部分的に向上させ
ることができる粉末成形方法を提供する。【解決手段】常温の原料粉末P1をキャビティ８の下側
に、これよりも温度の高い加熱された原料粉末P2をキャ
ビティ８の上側に充填する。その後、ダイ３とコアロッ
ド４との間でロアーパンチ５及びアッパーパンチ７によ
り原料粉末を圧縮する。得られる圧粉体においては加熱
された原料粉末P2がその凝集効果により緻密化する傾向
を示すので、上凸部と台座部との間の密度差が減少す
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、粉末成形方法に関
し、特に、圧粉体の上凸部と台座部との間での密度差の
減少や部分的な強度の向上を図ることができる粉末成形
方法に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】粉末冶金においては、
金属を主成分とする原料粉末を粉末成形装置により成形
して圧粉体とし、この圧粉体を焼結炉で加熱して焼結す
ることが行われている。ここで、従来の粉末成形方法の
一例について、図９を参照しながら説明する。この粉末
成形方法に使用する粉末成形装置の金型１は、ダイプレ
ート２に固定されたダイ３とコアロッド４とロアーパン
チ５とアッパーパンチホルダー６に保持されたアッパー
パンチ７とからなっており、前記コアロッド４は、ダイ
３内に位置している。前記ロアーパンチ５は筒状になっ
ていて、ダイ３とコアロッド４との間に下方から嵌合さ
れるものである。前記アッパーパンチ７は、筒状になっ
ていて、ダイ３とコアロッド４との間に上方から嵌合さ
れるものである。こうしてダイ３、コアロッド４、及び
アッパーパンチ７とロアーパンチ５との間にキャビティ
８が形成されるようになっている。なお、図中９はロア
パンチの下部に突設したフランジ、10はダイ３とダイプ
レート２の間に設けられるダイ固定枠、11はこのダイ固
定枠10とダイプレート２間に設けられる固定枠である。

【０００３】一方、フィーダー12は、下面に開口部13Ａ
を有するフィーダーボックス13にホッパー14が可撓性を
有する供給管15を介して接続される。前記フィーダーボ
ックス13は、下面に開口部13Ａを有し、この下面開口部
13Ａは、各パンチ５，７の外周よりも大きくなってい
る。そして、前記フィーダーボックス13の後部には、フ
ィーダーレバー16が連結されており、このフィーダーレ
バー16に駆動機構（図示略）が接続されていて、このフ
ィーダーボックス13は、駆動機構により、ダイプレート
２及びダイ３上で前後動するようになっている。なお、
供給管15は、前記フィーダーボックス13の後部中央の上
側に設けられた供給管接続開口部17に接続されている。

【０００４】そして、粉末成形に際しては、図示のよう
にアッパーパンチ７を上昇させてダイ３から離した状態
で、ロアーパンチ５の上方位置へフィーダーボックス13
を前進させる。また、原料粉末を貯蔵したホッパー14か
ら供給管15を介してフィーダーボックス13内に原料粉末
Ｐが供給される。これとともに、フィーダーボックス13
がダイ３とコアロッド４とロアーパンチ５との間に形成
された上方に開口したキャビティ８の前後で１回ないし
数回前後に往復して、フィーダーボックス13内からキャ
ビティ８内に原料粉末Ｐが供給される。キャビティ８内
への原料粉末Ｐの充填が終了すると、フィーダーボック
ス13が後退してキャビティ８の上方位置から外れる。つ
いで、アッパーパンチ７が下降してダイ３とコアロッド
４との間に嵌合されるとともに、ダイ３が下降して、ダ
イ３とコアロッド４との間でロアーパンチ５及びアッパ
ーパンチ７により原料粉末Ｐが圧縮されて固められ、円
筒形状の圧粉体ができる。その後、アッパーパンチ７が
上昇するとともに、ダイ３がさらに下降して、ロアーパ
ンチ５により圧粉体がダイ３から抜き出される。さら
に、前述のようにキャビティ８内への原料粉末Ｐの充填
のためにフィーダーボックス13が前進するのに伴い、こ
のフィーダーボックス13により圧粉体が払い出される。
このような成形サイクルが繰り返される。

【０００５】前述した従来の粉末成形方法においては、
キャビティ８内に充填された原料粉末Ｐは、アッパーパ
ンチ７の動作方向が垂直のため、水平方向に移動しにく
く、上凸部と台座部との境界で密度差が生じるという問
題点がある。成形体の用途によっては凸部や突起など部
分的に強度を向上させたい場合もあるが、上述したよう
な従来の粉末成形では、同じ原料粉末を充填して部分的
に強度を向上させるのは困難である。

【０００６】本発明は、これらの課題を解決して、圧粉
体の上凸部と台座部との間での密度差の減少を図ること
ができる粉末成形方法を提供することを目的とする。ま
た、本発明は焼結体の強度を部分的に向上させることが
できる粉末成形方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の粉末
成形方法は、金型部材のキャビティ内に原料粉末を充填
した後、前記金型部材により原料粉末を圧縮し圧粉体を
成形する粉末成形方法において、得られる圧粉体の密度
あるいは強度を向上させたい箇所を形成するキャビティ
部分に加熱された原料粉末を充填するものである。この
ような構成を採用することにより、金型部材のキャビテ
ィの圧粉体の密度あるいは強度を向上させたい箇所を形
成する部分に加熱された原料粉末を充填し、それ以外の
箇所にはこれより低い温度の原料粉末を充填し、前記金
型部材により原料粉末を圧縮すると、加熱された原料粉
末を充填した部分の密度を向上させることができる。こ
れに伴い、この加熱された原料粉末を充填した部分の強
度の向上も図ることができる。

【０００８】また、請求項２の粉末成形方法は、前記キ
ャビティの上凸部に加熱された粉末を充填するものであ
る。このような構成を採用することにより、圧粉体の上
凸部と台座部との間での密度の差を減少することができ
る。

【０００９】

【発明の実施形態】以下、本発明の粉末成形方法の第１
実施例について、図１から図３を参照して説明する。な
お、本実施例において使用する粉末成形装置の金型１
は、前述した図９に示すものと同じ構成を有し、ダイプ
レート２に固定されたダイ３とコアロッド４とロアーパ
ンチ５とアッパーパンチホルダー６に保持されたアッパ
ーパンチ７とからなっており、ダイ３、コアロッド４、
及びアッパーパンチ７とロアーパンチ５との間にキャビ
ティ８を形成するものである。

【００１０】一方、このキャビティ８に原料粉末を充填
するフィーダー21は、図１及び図２に示すように下面を
開口したフィーダーボックス22を備え、このフィーダー
ボックス22内には仕切壁23により、第１の粉末室24と第
２の粉末室25とが左右に並べて区画形成されている。各
粉末室24，25の下面開口は、それぞれキャビティ８の上
面開口よりも大きくなっている。また、各粉末室24，25
にそれぞれ臨ませてフィーダーボックス22の上面部には
ホース接続部26，27が設けられている。これらホース接
続部26，27には、それぞれ第１及び第２のホース28，29
の一端部が接続されており、これら第１及び第２のホー
ス28，29の他端部は、図示していないが、それぞれ別個
のホッパーに接続されており、特に第２のホース29は、
オイルヒータなどによる加熱手段を備えたホッパーに接
続されており、第２の粉末室25に加熱された原料粉末P2
が供給されるように構成されている。この加熱手段を備
えたホッパーでの原料粉末P2の加熱温度は、使用される
原料粉末の種類にもよるが、約１３５℃程度である。な
お、本実施例においては第２の粉末室25側にヒータ及び
温度センサー（図示せず）などを設け、制御手段により
第２の粉末室25に供給される加熱された原料粉末P2を保
温するように構成してもよい。

【００１１】また、フィーダーボックス22はダイプレー
ト２及びダイ３上を摺動するものであるが、前後動機構
31の駆動により前後方向に移動し、左右動機構32の駆動
により、前記第１の粉末室24がキャビティ８の上面に重
なる位置と、前記第２の粉末室25がキャビティ８の上面
に重なる位置との間で左右に移動可能となっている。

【００１２】ここで、これら前後動機構及び左右動機構
32の構成を図３に基づいて説明する。33はフレームで、
このフレーム33は、平行な左右一対のアーム部34を有し
ている。そして、ダイプレート２上に固定された平行な
左右一対のレール35に前記両アーム部34が案内され、フ
レーム33が前後方向にのみ移動可能となっている。ま
た、前記フレーム33の後部には、ジョイント36を介して
駆動レバー37が連結されている。この駆動レバー37は、
粉末成形プレスに備え付けられているモータ（図示せ
ず）からの動力をフレーム33に伝達して、このフレーム
33を前後方向に駆動するものである。また、このフレー
ム33の左右のアーム部34間に、前記フィーダーボックス
22が支持ロッド41を介して所定範囲を左右方向へのみ移
動可能に支持されている。支持ロッド41は、フィーダー
ボックス22の左右に前後一対ずつ固定されており、アー
ム部34を摺動自在に貫通して支持してある。そして、両
アーム部34がフィーダーボックス22の左限位置及び右限
位置を定める。また、前記フレーム33の両アーム部34の
後部には、それぞれエアシリンダー42が固定されてい
る。そして、これらのエアシリンダー42の左右に移動す
るピストンロッド43にフィーダーボックス22の後面中央
に設けられた突片44が連結されている。すなわち、両エ
アシリンダー42がフィーダーボックス22を左右に移動さ
せる駆動源となっている。

【００１３】前記構成につきその作用について説明す
る。フィーダーボックス22の右側（図１中の下側）の第
１の粉末室24内にはホッパーから常温の原料粉末P1が供
給され、左側（図１中の上側）の第２の粉末室25内には
オイルヒータなどの加熱手段を備えたホッパーから加熱
された原料粉末P2が供給される。そして、粉末成形に際
しては、アッパーパンチ７を上昇させダイ３から離した
状態で、まずフレーム33に対してフィーダーボックス22
が左限位置にある状態で、図１(a) 及び図２(a)に矢印
Ａで示すように、フレーム33とともにフィーダーボック
ス22が前進し、第１の粉末室24がキャビティ８上に位置
する。この状態で、ダイ３が上昇することにより、この
ダイ３に対してロアーパンチ５が相対的に下降し、それ
に伴い図２(a) に示すように、第１の粉末室24からキャ
ビティ８内に常温の原料粉末P1が充填される。次いで、
図１(b) 及び図２(b) に矢印Ｂで示すように、エアシリ
ンダー42の駆動によりフィーダーボックス22が右側（図
示下側）に移動し、第２の粉末室25がキャビティ８上に
位置する。この状態で、ダイ３がさらに上昇することに
より、図２(b) に示すようにこのダイ３に対してロアー
パンチ５が相対的にさらに下降し、それに伴い、キャビ
ティ８の容積が拡大し、先に充填された原料粉末P1上に
第２の粉末室25からの加熱された原料粉末P2が充填され
る。こうしてキャビティ８上には、温度の低い常温の原
料粉末P1が下側に、温度の高い原料粉末P2が上側に充填
されることになる。その後、図１(b) 及び図２(b) に矢
印Ｃで示すように、フィーダーボックス22は、そのまま
フレーム33とともに後退して、ダイ３から離れる。さら
にその後、フィーダーボックス22は、図１(b) に矢印Ｄ
で示すように、エアシリンダー42の駆動により左（図示
上側）へ移動する。

【００１４】そして、このようにしてフィーダーボック
ス22が後退した後、アッパーパンチ７が下降してダイ３
とコアロッド４との間に嵌合されるとともに、ダイ３が
下降して、ダイ３とコアロッド４との間でロアーパンチ
５及びアッパーパンチ７によりキャビティ８内の原料粉
末P1及びP2が圧縮されて固められ、円筒形状の圧粉体が
できる。その後、アッパーパンチ７が上昇するととも
に、ダイ３がさらに下降して、ロアーパンチ５により圧
粉体がダイ３から抜き出される。さらに、前述のように
キャビティ８内への原料粉末Ｐの充填のためにフィーダ
ーボックス13が前進するのに伴い、このフィーダーボッ
クス13により圧粉体が払い出される。このような成形サ
イクルが繰り返される。

【００１５】前記実施例によれば、フィーダーボックス
22内に第１の粉末室24及び第２の粉末室25とを左右に並
べて区画形成するとともに、フィーダーボックス22を前
後方向のみならず左右方向にも移動可能とすることによ
り、原料粉末の充填に際しては、フィーダーボックス22
を前方に移動した後、左（図示下側）に移動させること
により、常温の原料粉末P1をキャビティ８の下側に、こ
れよりも温度の高い加熱された原料粉末P2をキャビティ
８の上側に充填することができる。なお、この原料粉末
P1及びP2の充填時にキャビティ８に該原料粉末P1及びP2
を均一に充填するために、フィーダーボックス22を前後
左右に細かく振動させるようにしてもよい。

【００１６】このようにして上側に加熱された原料粉末
P2を充填した後、ダイ３とコアロッド４との間でロアー
パンチ５及びアッパーパンチ７により原料粉末を圧縮す
ると、通常はキャビティ８内に充填された原料粉末は、
アッパーパンチ７の動作方向が垂直のため、水平方向に
移動しにくく、上凸部と台座部との境界で密度差が生じ
る傾向を示すが、本実施例のようにキャビティ８の上側
に加熱された原料粉末P2を充填することにより、加熱さ
れた原料粉末P2がその凝集効果により緻密化する傾向を
示すので、得られる圧粉体の上下方向での密度差の減少
を図ることができる。

【００１７】次に本発明の粉末成形方法の第２実施例に
ついて、図４から図８を参照して説明する。本実施例に
おいて製造する圧粉体51は、図４に示すように一端面
（図示上面）52の中央部に凸部53を有する形状であり、
この凸部53は、上面52の周縁部から離れて位置してい
る。また、この圧粉体51は、孔のないものである。この
ような上面52に凸部53を有する圧粉体51において、例え
ばこの凸部53の強度のみを向上させたい場合がある。

【００１８】このように強度を部分的に向上させたい場
合について前記圧粉体51の場合を例に説明する。図５
は、前記圧粉体51の粉末成形金型装置の一例であり、同
図において、61はダイ、62はロアーパンチ、63はアッパ
ーパンチであり、前記ダイ61は、圧粉体51の側面を構成
するものである。また、ロアーパンチ62は圧粉体51の下
面を成形するもので、ダイ61内に下方から上下摺動自在
に嵌合されている。一方、アッパーパンチ63は、圧粉体
51の上面を成形するもので凸部53に対応した凹部63Ａを
有し、ダイ61内に上方から摺動自在にかつ挿脱自在に嵌
合されるものである。こうしてダイ61、ロアーパンチ62
及びアッパーパンチ63によりキャビティ64が形成され
る。このアッパーパンチ63には、空気抜き用のロッド65
が設けられていて、この空気抜き用のロッド65の挿通孔
66は、アッパーパンチ63に形成された横穴67に連通して
いる。なお、図５中、68はダイ61を図示しないダイプレ
ートに固定するダイホルダーであり、69は、アッパーパ
ンチ63にボルト70により固定された押さえ板であり、71
はアッパーパンチ押さえ、72はアッパーパンチ受け板で
あり、これらは、アッパーパンチ63を図示しないアッパ
ーパンチプレートに固定するものである。

【００１９】上述したような装置において本発明の方法
を適用する場合には、図示しない前述した第１実施例と
同じフィーダー21を使用し、図６に示すようにアッパー
パンチ７を上昇させダイ61から離した状態で、ダイ61を
上昇させることにより、このダイ61に対してロアーパン
チ62を相対的に下降させ、ダイ61内に形成されたキャビ
ティ64内に常温の原料粉末P1を充填する。次いで、図７
に示すように、ダイ61を図７に示す状態よりもわずかに
上昇させることにより、ダイ61に対してロアーパンチ62
が相対的にわずかに下降し、それに伴い、キャビティ64
の上側にさらに空間が形成され、原料粉末P1上に原料粉
末P2を充填する。こうしてキャビティ64内には、温度の
低い常温の原料粉末P1上に、これよりも温度の高い原料
粉末P2が上側に薄く充填されることになる。

【００２０】その後、図示しないフィーダーボックスを
後退させ、ダイ61から離れたら、図８に示すようにアッ
パーパンチ63を下降してダイ61間に嵌合されるととも
に、ダイ61が下降して、ダイ61内でロアーパンチ62及び
アッパーパンチ63によりキャビティ64内の原料粉末P1及
びP2を圧縮する。この際、アッパーパンチ63による圧縮
により主に凹部63Ａ内に原料粉末P2が集中する。このよ
うにして図５に示すような圧粉体51ができる。その後、
アッパーパンチ63が上昇するとともに、ダイ61がさらに
下降して、ロアーパンチ62により圧粉体51がダイ61から
抜き出される。

【００２１】前記実施例によれば、圧粉体51において強
度を向上させたい凸部53を形成するアッパーパンチ63の
凹部63Ａに加熱された原料粉末P2が集中するようにキャ
ビティ64の上側に加熱された原料粉末P2を充填すること
により、加熱された原料粉末P2がその凝集効果により緻
密化する傾向を示すので、得られる圧粉体51において
は、凸部53の強度を特に向上させることができるととも
に、それ以外の箇所は、常温の粉末P1により寸法精度良
く成形することができる。

【００２２】以上本発明の粉末成形方法について添付図
面を参照して説明してきたが、本発明は前記実施例に限
定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。
例えば、成形される圧粉体の形状は適宜変更可能であ
り、その圧粉体の形状における強度を向上させたい箇所
を形成するキャビティの該当箇所に、加熱された原料粉
末P2を充填すればよい。さらに、前記第１及び第２実施
例においては、第１の粉末室24と第２の粉末室25とが左
右に並べて区画形成されている１個のフィーダー21を用
いたが、常温の原料粉末P1を供給するフィーダーと、加
熱された原料粉末P2を供給するフィーダーとをそれぞれ
用いてもよい。また、前記第１及び第２実施例において
は加熱された原料粉末P2が上側となるように充填した
が、場合によっては加熱された原料粉末P2が下側となる
ようにしてもよい。さらに、金型１の各部材において
は、加熱された原料粉末P2が充填される箇所にのみヒー
タ及び温度センサーなどを設け、制御手段により金型１
の所定の箇所の温度制御を可能としてもよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明の請求項１の粉末成形方法は、金
型部材のキャビティ内に原料粉末を充填した後、前記金
型部材により原料粉末を圧縮し圧粉体を成形する粉末成
形方法において、得られる圧粉体の密度あるいは強度を
向上させたい箇所を形成するキャビティ部分に加熱され
た原料粉末を充填するものであるので、金型部材のキャ
ビティにおいて得られる圧粉体の密度あるいは強度を向
上させたい箇所を形成する部分に加熱された原料粉末を
充填し、それ以外の箇所にはこれより低い温度の原料粉
末を充填し、前記金型部材により原料粉末を圧縮するこ
とにより、加熱された原料粉末を充填した部分の密度を
向上させることができる。これに伴い、この加熱された
原料粉末を充填した部分の強度の向上も図ることができ
る。

【００２４】また、請求項２の粉末成形方法は、前記キ
ャビティの上凸部に加熱された粉末を充填するものであ
る。このような構成を採用することにより、圧粉体の上
凸部と台座部との間での密度の差を減少することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による粉末成形方法を適用
可能な粉末成形装置のフィーダーの動作を示す概略水平
断面図である。

【図２】前記粉末成形装置における粉末充填時のフィー
ダーの動作を示す図１のＥ−Ｅ線及びＦ−Ｆ線縦断面図
である。

【図３】前記粉末成形装置のフィーダーを示す平面図で
ある。

【図４】本発明の第２実施例による粉末成形方法により
成形する圧粉体を示す斜視図である。

【図５】前記圧粉体を成形する粉末成形装置を示す全体
断面図である。

【図６】前記粉末成形装置の常温の原料粉末の充填時を
示す断面図である。

【図７】前記粉末成形装置の加熱された原料粉末の充填
時を示す断面図である。

【図８】前記第２実施例の粉末成形装置のプレス時を示
す全体断面図である。

【図９】従来の粉末成形装置を示す全体断面図である。

【符号の説明】

１粉末成形装置の金型２ダイプレート（金型部材）３ダイ（金型部材）４コアロッド（金型部材）５ロアーパンチ（金型部材）６アッパーパンチホルダー（金型部材）７アッパーパンチ（金型部材）８キャビティ P2 加熱された原料粉末

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金型部材のキャビティ内に原料粉末を充
填した後、前記金型部材により原料粉末を圧縮し圧粉体
を成形する粉末成形方法において、得られる圧粉体の密
度あるいは強度を向上させたい箇所を形成するキャビテ
ィ部分に加熱された原料粉末を充填することを特徴とす
る粉末成形方法。
【請求項２】前記キャビティの上凸部に加熱された粉
末を充填することを特徴とする請求項１記載の粉末成形
方法。