JPS6182921A - 粉末状材料製押出材の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は粉末状材料製押出材の製造法に係り、特に粉末
状材料製圧縮成形物をビレット容器内に収容せしめた押
出ビレットを間接押出することにより、目的とする粉末
状材料製押出材を製造する方法に関するものである。

背景技術 アルミニウム若しくはその合金粉末等の金属粉末や、こ
れにセラミックス材料を加えてなる混合物などの粉末状
材料から、長尺状の所定の形状物を形成せしめることは
、従来から極めて困難とされ、押出加工法は勿論、他の
加工法にあっても、種々なる問題を内在していることが
認められている。

例えば、従来からの粉末状材料の成形手段として採用さ
れている圧縮成形法は、一般に金型が組み込まれた複動
プレスにて行なわれるものであって、一方向からの加圧
方式であるか故に、長尺状物（長物）の成形加工か極め
て困難なのであり、また、この圧縮成形物をその焼結後
に加工しようとする場合にあっても、それが硬化してい
るため、巨大な加工力を必要とするか、また非常に小さ
い加工度しか得られない問題があり、しかも材料の脆性
が大きいため、その加工も著しく困難である。

これに対し、粉末状材料を金型−軸圧縮あるいは冷間静
水圧圧縮等の圧縮手段にて圧縮した粉末状材料製圧縮成
形物を、金属製のビレット容器内に充填、収容せしめ、
そのビレット容器の一端に突設された真空排気管を通じ
て真空排気して密封することにより押出ビレ７トを形成
せしめ、次いてこの押出ビレットを所定の間接押出装置
のコンテナ内に装填せしめ、それらコンテナと押出ビレ
ットとの間に相対変位が実質的に惹起されないようにし
て、所定のダイスを通じて間接押出することにより、目
的とする粉末状材料製押出材を形成するようにした製造
法が考えられている。

このようにすれば、脱気された粉末状材料製圧縮成形物
がビレット容器内に密封された状態で押８出加工される
ため、得られる押出材に割れや脹れ等の押出欠陥を生じ
ることがな（、種々なる形状の長尺状物を任意に形成し
得る一方、粉末状材料製圧縮成形物とダイスとが直接接
触しないため、ダイスの摩耗や損傷が軽減され得る。

発明が解決しようとする問題点 ところが、上記押出ビレットの一端には、真空排気に用
いた真空排気管が突出して存在しているため、押出加工
時にこの真空排気管をどのように取り扱うかが問題とな
る。すなわち、真空排気を行った後この真空排気管は不
要なものとなるのであるが、ビレット容器内を真空に保
持する必要があるところから、ビレット容器に突設され
たままプレス等によって圧着し、これによりビレット容
器を密封しているため、押出ビレットの一端には真空排
気管が残存し、これが押出加工時に邪魔となってしまう
のである。

そして、このような押出ビレットを押し出すに際しては
、例えば、かかる真空排気管が押出方向前側に位置する
状態で、押出ビレットをコンテナ内に装瞑し、真空排気
管をダイスに通じて押出加工することが考えられるが、
真空排気管は圧着せしめられて偏平形状となっているた
め、ダイスの種類によってはその一部がダイスの背面に
当接して押し潰され、粉末状材料製圧縮成形物の流れが
不均一となって、肖られる押出材の表面に螺旋状の〆Ｉ
Ｙｊ等を生しる場合があった。

また、上記のような押出加工においては、コンテナ内に
装置された押出ヒレノ１−をダイスを通じて完全に押し
出すことは困難で、コンテナ内に粉末状材料製圧縮成形
物の一部か残存し、押出歩留りが制限されるという問題
も内在していた。

問題点を１Ｎ：決するための手段 本発明は上記問題を解決するために為されたものであり
、その要旨とするところは、前記押出ビレットを、その
一端に設けられた真空排気管が押出方向後方側となるよ
うにして、コンテナ内に装填せしめると共に、その押出
ビレットの突出する真空排気管を収容する孔を有するダ
ミービレ、トを押出ビレットの後側に更に装填せしめ、
そのダミービレットを介して押出ビレットの押出を行う
ようにすると共に、その押出ビレットに続いてダミービ
レットも押し出されるようにしたことにある。

以下、図面を参照しつつ、本発明について更に詳細に説
明することとする。

まず、上記粉末状材料製圧縮成形物を構成する粉末状材
料としては、一般の金属粉末の何れをも使用することが
できるものであるが、本発明にあっては、特にアルミニ
ウム若しくはその合金粉末が有利に採用され得るもので
ある。また、このような粉末状材料としては、上述の如
き金属粉末の他、そのような金属粉末にセラミ・７クス
材料を混入せしめた混合粉末状ｔオ料であっても良いが
、そのようなセラミックス材料は、例えば粉末状の他、
長繊維状、短繊維状、ウィスカー状などの形態のもので
あって、一般に容量基準で５０％以下、特に１０〜３０
％程度の割合で金属粉末に混入せしめられることとなる
。なお、かかるセラミックス材料は、一般に、粉末にあ
っては０．１μｍ〜１００μｍ程度の粒径において、ま
た長繊維にあっては太さ二０．１μｍ〜１００μｍ程度
の寸法において、更に短繊維にあっては太さ二〇、１μ
ｍ〜１００μｍ、長さ＝１μｍ〜５０朋程度の寸法にお
いて、そしてまたウィスカーにあっては太さ＝０．１μ
ｍ〜１０μｍ、長さ＝１μｍ〜１００μｍ程度の寸法に
おいて、それぞれ用いられることとなる。

そして、このような粉末状材料を圧縮成形して押出用の
粉末状材料製圧縮成形物を得るのであるが、この圧縮成
形手段としては、金型−軸圧縮。

冷間静水圧圧縮等の種々の手段を採用し得る。ここで、
冷間静水圧圧縮を採用する場合には、本出願人が先に出
願した特願昭５９−６４２６３号において開示されてい
るように、ゴム容器等の圧縮可能な圧縮成形用治具内に
粉末状材料を充填して液密にシールした後、その圧縮成
形用治具を、高圧の液体にて加圧を行い得る加圧容器内
に収容し、所定の高圧液体の作用によって圧縮せしめる
ことにより、目的とする粉末材料製圧縮成形物を形成す
ることとなるが、このような冷間静水圧圧縮によれば、
得られる粉末状材料製圧縮成形物の圧縮密度が均一とな
って割れ難くなるという優れた利点が得られる。

このようにして得られた粉末状材料製圧縮成形物は、そ
の後、それと略同−形状を成す金属製のビレット容器内
に充填、収容せしめられるのであるが、その−例が第１
図に示されている。

すなわち、第１図において、円柱形状を成す粉末状材料
製圧縮成形物１０は、円筒１２．底板１４及び上蓋１６
にて構成される円筒状のビレット容器１８内に密に収容
せしめられ、そしてかかるビレット容器１８を構成する
各部品は、後述の真空排気のためにリークしないように
完全に溶接シールされることとなる。なお、上蓋１６の
中央に設けられた孔２０は、真空排気のための排気孔で
ある。

かかる粉末状材！４製圧縮成形物１０を収容するビレッ
ト容器１８の円筒１２の材質としては、押出性の良好な
金属利料が好適に使用されるか、前記粉末状材料か、ア
ルミニウム若しくはその合金粉末又はそれとセラミック
ス材料との〆昆合粉末状材料である場合には、Ａ６０６
３．Ａｌ０５０等の押出性の良好なアルミニウム材料を
選ぶことが望ましい。なお、それら円筒１２の肉厚は、
一般に２〜５　ｍｍ程度が採用され、またその軸方向の
長さは、粉末状材料製圧縮成形物１０のしさ、底板ｌ・
↓の肉厚および上蓋１６の肉厚の和とされる。

また、かかる円筒１２の両端部をＮ’Ｅｉする底板１４
と上蓋１６にあっても、上記円筒１２と間柱な材質のも
のか使用され、上記へＧ　０６３．　　Ａ１０５０等の
押出性の良好なアルミニウム材料等の材質のものか選ば
れることとなる。なお、それらの形状は、真円の円板形
状を成し、またその肉厚は一般に１〜５蹟−程度上され
、その外径は、円筒１２の内面との間のクリアランスか
０．５１１１１程度以下となるように選定されることと
なる。

そして、このように所定の粉末状材料製圧縮成形物１０
が収容されてなるビレット容器１８の上蓋１６には、第
２図に示されるように、その排気孔２０に真空排気管２
２が取り付けられ、そして図示しない真空排気装置によ
って、かかる真空排気管２２を通じて、粉末状材料製圧
縮成形物１０を収容するビレット容器１８内の気体が除
去せしめられることとなるのである。なお、この真空排
気管２２は、例えばＡ１０５０等のアルミニウム材料の
如き加工し易い材質のものにて構成されており、真空排
気操作の後に、それを圧着せしめても漏洩が生しること
のないように、その肉厚は外径の１／１０以上とされて
いる。

また、このように真空排気管２２を通じて真空排気せし
めるに際しては、この粉末状材料製圧縮成形物ｌＯを収
容したビレット容器１８は、加熱せしめられる必要があ
る。これによって、ビレット容器１８内の粉末状材料製
圧縮成形物１０中に存在する気体や、気化せしめられた
水等の揮発性物質が、効果的に追い出され、そしてビレ
ット容器１８外に除去せしめられることにより、かかる
ビレット容器１８内にガスや揮発性液体等か存在しない
ようにされるのであり、以て後の間接押出工程における
トラブルの発生が極力防止されている。なお、この際の
ビレット容器Ｉ８の加熱温度としては、粉末状材料製圧
縮成形物１０の押出工程以後に受ける熱履歴の程度によ
って、後工程にて発生するガスの放出による膨れ等を防
止するため、そのような熱履歴の温度よりも低くない温
度にて適宜に決定されることとなり、例えば押出後に熱
処理される場合にあっては、その熱処理（焼入れ）温度
若しくはそれ以上の温度が、また押出物に熱処理をしな
い場合には、押出温度若しくはそれ以上の温度が適宜に
採用されることとなるのである。

ビレット容器１８内が真空排気されて、粉末材料製圧縮
成形物１０が脱気されたならば、真空排気管２２を圧着
してビレット容器Ｉ８を密封する。

この真空排気管２２の圧着は、ビレット容器１８内の真
空を保持する上で、圧着厚さが真空排気管２２の肉厚の
１／２程度となる圧着をプレス等によって三箇所行い、
かつ先端部の余分な部分を切断、除去した後、その切断
部を／８接することが望ましい。これにより、ビレット
容器１８によって粉末材料製圧縮成形物１０）：ｉ−被
覆した形態の押出ビレット２４が形成されることとなる
。

そして、この押出ビレット２４の上蓋１６側には、第３
図に示されているように、真空排気管２２を収容し得る
孔２６を有する円環状のダミービレット２８が取り付け
られる。かかるダミービレ、７ト２８は、後述の押出成
形加工において押出ビレット２４と共に押し出されるも
ので、その材質としては、押出温度で押出ビレット２４
の変形抵抗に近い変形抵抗を有するものが望ましい。す
なわち、両者の変形抵抗差が大きいと、押出成形加工時
にそれら押出ビレット２４とダミービレット２８との境
界部で押出材が引張破断する虞れがあるからである。ダ
ミービレット２８の外径は押出ビレット２４の外径と同
程度で、内径および軸方向の匿さば、圧着した真空排気
管２２を内部に収容し得る寸法とされる。また、かかる
ダミービレ７１・２８は、押出ビレット２４との間の外
周部が２〜３箇所溶接されることにより、押出ビレット
２４に固設されている。

次いて、かくして１７られた、粉末状材料製圧縮成形物
１０を密封した状態にある押出ビレット２４と、その押
出ビレット２４に固設されたダミービレット２８とは、
押出成形加工のために３００〜５００　’Ｃで１〜５時
間程度予熱せしめられることとなるが、この加熱温度は
、一般に母材の押出前の予熱温度となるものである。そ
して、このように予熱された押出ビレット２４およびダ
ミービレット２８は、前記第３図に示されているように
、所定の間接押出装置のコンテナ３０のビレット装填孔
３２内に、押出ビレット２４が押出方向前方側でダミー
ビレット２８がその後側に位置する状態で装置せしめら
れる。また、このビレット装填孔３２内には、目的とす
る押出材の押出形状を与えるダイス３４が、該ビレット
２４および２８と同程度の温度に予熱されて、予めセッ
トされている。

そして、ダミービレット２８の後側には押盤３６が配置
せしめられ−１この押盤３６がステム３８によって押出
方向へ移動させられることにより、ビレット２４および
２８が加圧され、先ず押出ビレット２４がダイス３４を
通じて押し出されると共に、続いてダミービレット２８
も押し出される。

この加圧押出の際、コンテナ３０は、別駆動による移動
機構によって矢印で示す押出方向にステム３８と等速度
にて移動せしめられ、これによってコンテナ３０のビレ
ット装填孔３２の内面と押出ビレット２４　（具体的に
は円筒１２）の外面との間に相対変位が惹起されないよ
うになり、間接押出が行われるのである。

従って、このような粉末状材料製圧縮成形物１０をビレ
ット容器１８内に収容してなる押出ビレット２４の間接
押出操作にあっては、コンテナ３０のビレット装填孔３
２の内面との間において、摩擦力はｆｌｊかず、またダ
イス３４とこれに押圧される押出ヒレノＩ〜２４の部品
１との当接部に形成されるデッドメタル部が微少となる
こととなって、これによりビレット容器１８を構成する
円筒１２や底板Ｉ４等が、押出圧力によって変形作用を
受ける粉末状材料製圧縮成形物１０に混じり込まないよ
うになり、それらの構成（Ａ料がそのままダイス３４か
ら押し出される粉末状材料製押出材４０の表皮４２とし
て、その全面に残り、以て表皮４２の巻込みがない粉末
状材料製押出材４０を効果的に得ることができるのであ
る。また、潤滑剤が不要であるところから、／ｌ７Ｉｌ
昌剤の除去工程も必要でなく、そのような潤滑剤による
粉末状材料製押出材４０の品質劣化も全く顧ｊ、Ｅする
必要がないとともに、粉末状材料製圧縮成形物１０は良
加工性材料製のヒレ７）容ｎ１８にて被覆されているた
め、ダイス３４の摩耗、損傷や、得られる粉末状材料製
押出材４０の割れ等が良好に防止される。

なお、この粉末状材料製押出材４０の表面を覆う表皮４
２は、適当な機械加工、例えば表面切削等によって節単
に除去することができる。

ここで、押出ビレット２４の一端には真空排気に用いた
真空排気管２２０基部が残存しているが、押出ビレット
２４はその真空排気管２２が押出方向後方側となる状態
でコンテナ３０内に装填され、ビレット容器１８の底板
工４側からダイス３４を通じて押し出されるため、真空
排気管２２の存在が押出加工に与える影響は全く解消さ
れ、得られた粉末状材料製押出材４０にＩＩＩＩ旋状の
押出欠陥等を生じる虞れはないのである。また、真空排
気管２２はダミービレット２日の孔２６内に収容せしめ
られて保護されているため、押出加工時に真空排気管２
２が破損して、ビレット容器１８内に外気が流入するこ
ともない。さらに、かかるダミービレット２８は、押出
ビレット２４の変形抵抗に近い変形抵抗を有する材料か
らなり、押出ビレット２４に続いてダイス３４から押し
出されるため、押出ビレット２４はダミービレット２８
を介してほぼ完全に押し出されることとなり、押出歩留
りが向上する。

なお、本発明は、上記例示の具体例にのみ限定して解釈
されるものでは決してなく、本発明の趣旨を逸脱しない
限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変更、
修正、改良等を加え得るものであって、本発明がそのよ
うな実施形態のものをも含むものであること、また、言
うまでもないところである。

例えば、第１図及び第２図に例示された粉末状材料製圧
縮成形物１０を収容するビレット容器１８にあっては、
円筒１２と底板１４とが一体的に接合、構成された有底
円筒形状の筒体に対して、上簀１６を組み合わせたもの
を用いることが可能である。

また、粉末状材料製圧縮成形物１０の形状は必ずしも円
柱形状とする必要はな（、目的とする粉末状材料製押出
材４０の形状等を考慮して角柱形状１円筒形状など他の
形状であっても差支えないのであり、その場合にはビレ
ット容器１８もその形状にあわせて構成されることとな
る。

さらに、真空排気管２２はビレット容器１８の上辺１６
の中央に突設することが望ましいが、それ以外の外周部
に突設することも可能である。

さらにまた、間接押出手法にあっては、前例の如（コン
テナ３０とステム３８とを等速度に移動せしめる方式に
代えて、それらコンテナ３０及びステム３８を固定して
、ダイス３４をステム３８に向かって押圧せしめる方式
、換言すればダイス３４が第３図において左方に移動せ
しめられる方式を採用することも可能である。

また、本発明手法に従って得られる粉末状材料製押出材
４０は、そのまま（表皮４２が付いたまま）の状態で使
用される他、前述の如く表皮４２が除去された状態にお
いても使用され得るものであり、更には前記押し出され
た粉末状材料製押出材４０には、適当な熱処理や焼結な
どの操作も、必要に応じて適宜に加えられるものである
。

発明の効果 以上詳記したように、本発明手法に従う粉末状材料製押
出材の製造法によれば、押出ビレットの一端に残存する
真空排気管が押出方向後方側に位置する状態で押出加工
が行われるため、その真空排気管の存在が粉末状イオ料
現圧縮成形物の押出加工に影冒を与えることがなくなり
、以てＩＩＩ！／］２状欠陥等の押出欠陥のない粉末状
材料製押出材が形成され得ることとなるのである。

また、真空排気管はダミービレットの孔内に収容せしめ
られて保護されているため、押出加工時にその真空排気
管が破損してビレット容器内に外気が流入する虞れもな
く、さらに、かかるダミービレットは押出ビレットに続
いてダイスから押し出されるため、押出歩留りが向上す
るという効果も併せて得られる。

【図面の簡単な説明】

７Ａ１図は本発明にて用いられる粉末状材料製圧縮成形
物を収容せしめるビレット容器の一例を示す分解図であ
り、第２図はそれを組み付けて、箕空排気している状態
を示す断面説明図である。第３図は本発明に従う間接押
出の一形態を示す断面説明図である。 １０；粉末状材料製圧縮成形物

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の金属粉末またはこれにセラミックス材料を混入せ
   しめてなるものを圧縮成形して得られる粉末状材料製圧
   縮成形物を、金属製のビレット容器内に充填、収容せし
   め、該ビレット容器の一端に突設された真空排気管を通
   じて真空排気して密封することにより押出ビレットを形
   成せしめ、次いてこの押出ビレットを所定の間接押出装
   置のコンテナ内に装填せしめ、それらコンテナと押出ビ
   レットとの間に相対変位が実質的に惹起されないように
   して、所定のダイスを通じて間接押出することにより、
   目的とする粉末状材料製押出材を形成するにあたり、 前記押出ビレットを、その一端に設けられた真空排気管
   が押出方向後方側となるようにして、前記コンテナ内に
   装填せしめると共に、該押出ビレットの突出する真空排
   気管を収容する孔を有するダミービレットを、該押出ビ
   レットの後側に更に装填せしめ、該ダミービレットを介
   して該押出ビレットの押出を行うようにすると共に、該
   押出ビレットに続いて該ダミービレットも押し出される
   ようにしたことを特徴とする粉末状材料製押出材の製造
   法。