JPS63192801A - 粉体材料の固化成形方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は粉体材料の固化成形方法、詳しくは金属粉体、
プラスチック粉体、セラミックス粉体。

ＦＲＭ、　ＦＲＣなどの複合粉体材料などの各種粉体を
固化成形するためのホットプレス方法に関するものであ
る。

（従来の技術） 粉末又は粒状の金属、セラミックスあるいはそれらの混
合材料など各種粉体材料を原料とした固化成形材は溶製
材では得られない特性が得られることから機械構造部品
として広く実用に供されているが、従来、この種粉体材
料を固化成形する方法としてはホットプレス法、熱間静
水圧加圧（）ＩＩＰ）法、ロール圧延法などが知られて
おり、とりわけビレット成形ではホットプレス法や旧Ｐ
法が多く用いられている。（塑性と加工、第２７巻、第
３００号１８９６−１．１９３〜２００頁参照）ところ
で上記ホットプレス法と旧Ｐ法を比較した場合、ＩＩＰ
法はカプセルに粉末材料を直接入れたときには充填密度
が充分に上がらず、殊に大径長尺のカプセルの場合には
脱気が十分にできない。

また、充填密度が十分でないため熱伝導度が劣り、加熱
時間が長くなるなどの問題を有しているのに対しホット
プレス法にはそのような問題はなく、生産性の向上の面
においてホットプレス法は明らかに優位にある。

とは云え、ホットプレス法による長尺ビレット（Ｌ／Ｄ
＞１）を成形する場合、粉体をコンテナ金型に装入した
ときのその充填密度は真密度の３０〜４０％と低いため
、成形品寸法の約３倍の体積を必要とし、１回の工程で
成形しようとする場合、ポンチやコンテナ金型長さが長
く、かつプレスストロークも長くなるなど設備上の問題
があった。さらに１回の成形品の長さが長いと圧下刃が
成形品内で均一にかからなくなり、機械的性質のバラツ
キとなっていた。

そこで、かかる問題に対処し本発明者らはさきにコンテ
ナ内に一旦粉体を充填し、圧粉したのち、その上に再び
粉体を入れ再度加圧するという継ぎ足しによる成形方法
を提案し、これを解決した。

この継ぎ足し成形法は確かに長尺ビレ７）の製造に有力
な方法であり、それ相応に評価されるところであるが、
その成形品には第４図の顕微鏡写真に見られる如く明ら
かな継ぎ足し面が観察される。

通常、機械部品の製造は第５図で示すように一連の製造
工程を経て行なわれ押出し工程をとるためこれらの継ぎ
足し面は全く問題とならない。

しかし、最近、ビレットの大型化とともにビレット材を
押出し等の加工なしに機械加工により最終製品とするケ
ースがあり、量産に際して継ぎ足し部の不具合発生のた
め、その材料が押出し工程゛へ回され保留材となる場合
があり、問題となって来た。

（発明が解決しようとする問題点） 畝上のように粉体材料を原料としたホー／　）プレス法
による固化成形法は長尺ビレット、特に少なくともＬ／
Ｄ＞１の長尺ビレットを製造する場合、継ぎ足し成形を
実施しなければならず、その時、継ぎ足し面において欠
陥が発生する確率が高いためビレットから製品への加工
においては実用上十分とは云い得ない。

と云って、一方、１プレスイング工程で長尺ビレットを
成形する方法も勿論あるが、これはストロークが長く、
少なくとも成形品の２倍以上となることや、粉末のプレ
スイングの場合、内部まで十分に圧力をかけられる長さ
の限界があるなどの問題がある。

かくして、本発明はホットプレス法においてその圧力付
加の方向に着目し、継ぎ足し面を生ずることのない１ブ
レスイングにより良質の長尺ビレット成形品を製造可能
ならしめることを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 即ち、上記目的に適合する本発明の特徴とすることは、
ホットプレス法を利用し、各種粉体材料を原料として少
なくともＬ／Ｄ＞１（ただしＬはビレットの長さ、Ｄは
ビレット断面の代表長さ）の長尺ビレットを固化成形す
るにあたり、ビレット長さ方向と直角をなす方向から移
動金型を用いて押し込み粉体に圧力をかけることにある
。

なお、上記固化成形は減圧又は真空雰囲気下で行なうこ
とがより効果的であり、殊にＳｉＣウィスカとＡｌ又は
へβ合金粉末を混合した粉体を原料として固化成形する
にあたっては粉体の成形特温度をＡＪ又はＡＩ合金固相
点未満とし、減圧又は真空雰囲気下で圧力をかけ固化成
形することが有利である。

（作用） 上記の如き固化成形方法によれば、ビレットの長さ方向
と直角をなす方向から圧縮成形するためプレスストロー
クはビレット断面の代表長さの２倍までであり、従来に
比し極めて短かくて済む。

従って成形工程において継ぎ足しの必要なく継ぎ足し部
分の問題を考慮する必要もなくなる。

（実施例） 以下、更に上記本発明による固化成形法の具体的な実施
態様を説明する。

第１図（（）　（ＴＩ）は本発明における成形用金型の
１例を示し同成形用金型は移動金型である加圧ポンチ（
１）と粉体（４）′を収容するコンテナ金型（２１，（
３１によって構成されており、加圧は加圧ポンチ（１）
を下のコンテナ金型に対しく１）′の位置まで相対的に
下方へ移動させることにより行なわれる。

一方、第３図は上記金型の変形例であり、上下双方に加
圧ポンチ（１）、　（５）が設けられ、上下方より加圧
するものである。

なお、（４）は成形品である。

第２図は上記の如き成形用金型を用いた装置全体を示す
１例でヒータ（社）により加熱されたコンテナ金型αω
内に成形すべき粉体αυが充填、装入された状態となっ
ている。

そしてコンテナ金型００には上方において加圧ポンチα
ωが油圧ポンプＱ４１により作動されるプレスα湯に取
り付は設けられており、プレスα濠の主要部及び粉体Ｑ
ｌｌは容器Ｏｅ内に収められ、真空ポンプαつにより減
圧又は真空雰囲気下におかれている。

なお、上記実施例において、第１図に示す例ではビレッ
トの長さをり、ビレット断面の代表長さをＤとするとき
Ｌ／Ｄは略３．５であり、従来のビレット長さ方向から
加圧する方法に比し１／３のストロークとなっている。

またこれは継ぎ足し方法では最大３回の継ぎ足しが必要
となっていたものが、継ぎ足し不要となる。

勿論、本図示例のビレット断面は正方形を示しているが
、正方形に限らず、円形、楕円、多角形など任意である
。

次に上記の如き金型装置を用いて具体的にＳｉＣウィス
カとＡ１合金の粉末を混合して粉体を用いた固化成形例
について説明する。

粉体αＢは先ず、コンテナα０内に順次入れられ、装入
された状態に保持される。このとき粉体の充填密度は通
常３０〜４０％であり、成形品の約３倍の体積を占めて
いる。

そして、この粉体はプレス機構の主要部と共に容器αυ
内に収められ真空ポンプ面により減圧下にある。粉体ａ
υはヒータ（２）により５５０℃に加熱され、その後、
加圧ポンチα９により２０００ａ　ｔｍに加圧され成形
品に固化成形された。

一方、同じ粉体を用い１１００℃、　１１０００ａｔで
旧Ｐ処理して同様な成形品を得た。

上記両成形品について引張強度及び０．２％耐力を測定
したところ夫々下記第１表の如くであった。

第　　　１　　　表 上記表より分るように本発明法によるものは材質的には
従来法とほぼ同等のものであり、継ぎ足しがないところ
から量産に伴う継ぎ足し欠陥の問題もなく頗る効果的で
あった。

（発明の効果） 本発明は以上のようにホットプレス法による粉末の固化
成形においてビレットの長さ方向と直交する方向から圧
縮する方法であり、粉体からの成形においてもそのプレ
スストロークはビレット断面の代表長さくＤ）の２倍ま
でであって従来のビレット長さ方向からの加圧に比し極
めてそのストロークは短くすみ、ビレット断面の代表長
さに比しビレット長さが長い長尺ビレットの成形を継ぎ
足しなしに成形することに頗る有効であり、しかもスト
ロークが短かいことから成形工程では１プレスイングに
より成形品を製造することが可能となり、材質的に従来
法の性質を維持しつつその欠陥を改善し、継ぎ足しによ
る部分の欠陥を全く考慮する必要もな（、粉体材料の固
化成形手段として良品質機械部品の製造に今後に実用化
が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図（（）　（Ｅｌ）は本発明方法における成形用金
型の１例を示す正面側断面図及び側面側断面図、第２図
は本発明方法を実施する装置全体の概要断面図、第３図
は本発明における成形用金型の他の実施例を示す要部断
面図、第４図は継ぎ足し成形による成形品の金属ミクロ
組織を示す顕微鏡写真、第５図は粉体を原料とする機械
部品の製造工程の１例を示す工程説明図である。 ＋１）　（５）　Ｑ！１９・・・移動金型（加圧ポンチ
）、（２）　（３）α〔・・・コンテナ金型、（４）・
・・成形品、 αト・・プレス。 竿１巴 （イ）　　　　　　　　　　　　　　　　（ロ）手続主
甫正書（方式） 昭和６２年５月　２２日 １、事件の表示 昭和６２年特許願第２４３３０号 ２、発明の名称 粉体材料の固化成形方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　神戸市中央区脇浜町１丁目３番１８号名称　（１
１９）株式会社　神戸製鋼所代表者　牧　　　冬　彦 ４、代理人 居所　大阪市南区南船場３丁目９番１０号５、補正命令
の日付　昭和６２年４月２８日（発送）６、補正の対象
　図面 −下１酊衷−ヨｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ホットプレス法を利用し、粉末又は粒状の金属、セ
   ラミックスあるいはそれらの混合などの粉体材料を原料
   として少なくともＬ／Ｄ＞１（ただしＬはビレットの長
   さ、Ｄはビレット断面の代表長さ）の長尺ビレットを固
   化成形する方法であって、前記粉体材料をコンテナ金型
   に装入充填した後、ビレット長さ方向と直交する方向か
   ら移動金型を用いて押し込み粉体に圧力を加えて圧縮固
   化成形することを特徴とする粉体材料の固化成形方法。 ２、粉体材料がＳｉＣウィスカとＡｌ又はＡｌ粉体との
   混合であり、粉体の成形時の温度をＡｌ又はＡｌ合金の
   固相点未満とし、減圧又は真空雰囲気下で圧力を加え圧
   縮固化成形する特許請求の範囲第１項記載の粉体材料の
   固化成形方法。