JP2765766B2 - 段付き形状圧粉体の成形方法、およびその成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、圧縮方向に厚さが異
なる段付き形状の焼結部品を製造するに際し、粉末成形
時に圧粉体に生じるクラックの防止や圧縮方向密度の均
一化を図ることが可能な段付き形状圧粉体の成形方法
と、その成形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、圧縮方向に厚さが異なる段付
き形状の焼結部品として、例えば図８に示すような各種
形状の部品Ｗ₁ 〜Ｗ_ｎがあり、このような部品などの粉
末成形に用いられる押型としては、いわゆるウイズドロ
アル型の押型が一般的である。

【０００３】この場合、押型はダイセットの形であるい
は固定板および上下駆動できる複数の支持板を有するプ
レス装置にセットされるのであるが、また押型はプレス
装置に固定された固定板の上方側の上下駆動手段に連結
されるダイと、段付き形状に対応するように分割された
下パンチおよび上パンチとにより構成される。

【０００４】ただし、図（ａ）に示すように成形部品に
内孔があるような場合には、さらにコアを備えた構成と
される。

【０００５】分割された複数のパンチは、一般に内側に
あるパンチを長く形成してプレス装置の下側に位置する
可動板または固定板に支持させ、また外側にあるパンチ
は比較的短くしてダイ寄りにある可動板または固定板に
支持させている。

【０００６】そして、このような成形装置により圧縮方
向に厚さが異なる段付き形状の圧粉体を成形する場合に
は、次のように行われる。

【０００７】すなわち、成形すべき圧粉体の厚さに対応
して複数の下パンチを段違いにしてダイ内孔に挿嵌し、
必要に応じ粉末の充填深さに対応してダイの上面を切除
する等により押型内のキャビティに厚さを変えて粉末充
填し、さらにダイおよび上下パンチを相対的に移動して
上下のパンチで充填粉末を均等に加圧する。

【０００８】このとき、下パンチは下パンチの下降を規
制する固定ブロックに突き当たり、これにより成形体の
寸法形状が決定される。

【０００９】次いで、上パンチを加圧方向から後退させ
た後にダイを下降させるか、または少なくとも一つの下
パンチを加圧方向にさらに前進させることにより、成形
体はダイ内孔から抜き出される。

【００１０】また、図８（ｂ）〜（ｆ）に示すように、
成形部品が段付き形状であるが高さ方向の中間部近傍や
下方に薄肉部を有する円筒状体または柱状体であるよう
な場合には、上記と同様な成形装置を用い、例えば特公
昭５３−１１７０１号公報に記載されているように、ダ
イ内孔に充填されている粉末をそのまま圧縮するのでは
なく、一旦上下パンチで挟み込み、次に薄肉部成形用の
上下のパンチのみを移動して充填粉末を成形すべき圧粉
体と略相似形にした後に、上下パンチをそれぞれ加圧方
向に前進させて圧粉し圧粉体を成形するとともに、これ
をダイより抜き出して離型している。

【００１１】ところで、粉末を圧縮すると圧粉体には反
力を生じるとともに、ダイおよび上下パンチ等は弾性変
形し応力を生じる。

【００１２】したがって、粉末を圧縮したのち上パンチ
を圧粉体から離れるように後退させると、圧粉体は上パ
ンチ側にスプリングバックするとともに、下パンチおよ
び下パンチ受板は元形に復帰しようとして圧粉体を突き
上げることになる。

【００１３】このときの下パンチの復帰距離、すなわち
無加圧時と圧縮時のパンチ長さの差△Ａは、応力をΣ，
パンチ長さをＬ，パンチ材料のヤング率をＥとしたと
き、 △Ａ＝ΣＬ÷Ｅ で求めることができる。

【００１４】例えば、パンチ長さが３００ｍｍでそのヤ
ング率が２１０００ｋｇｆ／ｍｍ² とし、圧縮したとき
の応力が７０ｋｇｆ／ｍｍ²とすると、△Ａは１ｍｍと
なり、パンチ長さが２００ｍｍでは０．６６ｍｍとな
り、パンチの長い方が変形量が大きくなる。

【００１５】この結果、段付き形状の圧粉体に曲げ応力
が掛かるため、段部にクラックを生じるという問題が招
来する。

【００１６】また、下パンチ受板のたわみ量ωは、受板
がドーナツ状で外周が固定され内周に輪形荷重が掛かっ
ている場合、受板外径の１／２をａ，受板外径の１／２
をｂ，受板の厚さをｈ，たわみ係数をα，内周に掛かる
総荷重をＰ，受板材料のヤング率をＥとしたとき、 ω＝αＰａ² ÷Ｅｈ³ で求められる。

【００１７】例えば、ａ＝２００ｍｍ，ｈ＝３０ｍｍ，
Ｐ＝７１０００ｋｇｆ，Ｅ＝２１０００ｋｇｆ／ｍｍ²
とすると、最大たわみ量は１ｍｍとなり、受板の寸法お
よび荷重によって異なるが下パンチのたわみに加算され
ることになる。

【００１８】このように、従来は段付き形状圧粉体の成
形に際し、粉末を圧縮したのち上パンチを圧粉体から離
れるように後退させると、圧粉体は上パンチ側にスプリ
ングバックするとともに、下パンチおよび下パンチ受板
は元形に復帰しようとして圧粉体を突き上げるため、成
形体にクラックが発生するという欠点を有している。

【００１９】したがって、その対策の一つとして圧粉体
を下パンチが突き上げる際にダイがこれに追従して上昇
できるようにする、すなわちダイをフローティング状態
に構成するという方法が提案されている。

【００２０】また、他には長さの短い下パンチを特別に
設けた上下駆動手段に支持しておき、下パンチが下降を
規制する固定ブロックに突き当たり圧縮が終わった後、
上パンチが上昇するタイミングに追従するように短い下
パンチを上昇させ、長い下パンチが圧粉体を突き上げる
圧力と等しくなるようにする等の方法も提案されてい
る。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法は、必ずしも上パンチの上昇に追従してダイが上昇
するわけではなく、下パンチ群の突き上げ力およびダイ
をフローティングしている上向き付勢により上昇するこ
とを期待しているにしか過ぎないものであり、上パンチ
の上昇とタイミングが合わないとか、ダイの重さおよび
ダイ浮動機構の抵抗等により上昇量が所望するより少な
い等の問題があり、特に複雑形状の段付き部品では圧粉
体に生ずるクラックの防止を図ることか難しいという問
題を有している。

【００２２】また、後者の方法は、原理的には好ましい
手段であるが、各パンチに掛かる圧力を等しくしかつ上
パンチ上昇のタイミングに合せて制御するためのプレス
装置は、その製作が困難であり著しく高価なものになっ
てしまうため、成形コストが割高になるという問題があ
った。

【００２３】一方、従来における段付き形状圧粉体の成
形方法には、上記したようなクラックの発生という問題
の他に、圧縮方向密度の均一化を図ることが難しいとい
う問題も有している。

【００２４】例えば、図８（ｂ）に示すようにその高さ
方向の上端面より下方に薄肉部をもつ段付き形状成形部
品は、その成形に際しダイ内孔に所定量の粉末を充填し
た後、上下のパンチで充填粉末を挟みこみ、次いで薄肉
部成形用の上下パンチを下方へ移動させて充填粉末を成
形すべき圧粉体と略相似形にした後に圧粉するのである
が、成形体の密度は下パンチ側本体部より上パンチ側本
体部が低くなり、焼結すると本体部上下の寸法やあるい
は機械的強度が異なり不均質な部品になってしまう。

【００２５】なお、この理由は薄肉部になる充填粉末を
所定位置に移動するとき、薄肉部になる充填粉末と本体
部になる充填粉末との粉末剪断による粉体抵抗、および
薄肉部を成形するための下パンチと本体部になる充填粉
末との滑り摩擦抵抗により本体部の下方の充填粉末が圧
縮される、等によって本体部上下の密度に差を生じるこ
とによる。

【００２６】この発明は、上記のような事情に鑑みてな
されたものであり、第１の目的としては、成形装置の制
御が簡単でかつ押型等の撓み復帰に起因するクラックの
発生防止を図ることが可能な段付き形状圧粉体の成形方
法を提供すること、第２の目的としては、圧縮方向密度
の均一化を図ることが可能な段付き形状圧粉体の成形方
法を提供することにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記のよう
な目的を達成するために、請求項１記載の如く、圧縮方
向に厚さが異なる段付き形状圧粉体の成形方法であっ
て、その圧粉体の外側面を規制するダイ内孔に充填され
る粉末を、長さが異なるとともに複数分割された下パン
チと単一または長さが異なるとともに複数分割された上
パンチとにより圧縮して圧粉体とし、その後にダイ内孔
から上記圧粉体を抜出す成形方法において、上記ダイ内
孔の充填粉末を上下パンチにより圧縮して圧縮方向に厚
さが異なる圧粉体を成形する圧縮工程の後に、上パンチ
を後退させると同時に下パンチも後退させて圧粉体端面
に掛かる下パンチの加圧力を解除する応力解放工程を行
い、しかる後に下パンチをダイと相対的に前進させて上
記圧粉体をダイ内孔から抜き出す圧粉体の抜出し工程を
行うことを特徴とする。

【００２８】また、請求項２記載の如く、円筒状体また
は柱状体の上端部より下方に薄肉部を有する段付き形状
圧粉体の成形方法であって、その圧粉体の外側面を規制
するダイ内孔に充填される粉末を、圧粉体の本体部分成
形用パンチと薄肉部成形用パンチとに分割されている上
下パンチで挟みこみ、薄肉部成形用の上下パンチを移動
して充填粉末を成形すべき圧粉体と略相似形にした後に
これを圧縮して圧粉体とし、その後にダイ内孔から上記
圧粉体を抜出す成形方法において、ダイ内孔へ粉末を充
填する工程の後に、少なくとも上パンチをダイ内孔に進
入させて充填粉末の見掛け密度を上昇させる予圧縮工程
を行い、しかる後に薄肉部成形用の上下パンチを移動し
て充填粉末を成形すべき圧粉体と略相似形にした後にこ
れを圧粉体とする圧縮工程を行うことを特徴とする。

【００２９】また、請求項３記載の如く、ダイ内孔へ粉
末を充填する工程の後に行われる工程であって、少なく
とも上パンチをダイ内孔に進入させて充填粉末の見掛け
密度を上昇させる予圧縮工程と、薄肉部成形用の上下パ
ンチを移動して充填粉末を形成すべき圧粉体と略相似形
にした後これを圧粉体とする圧縮工程の後に行われる工
程であって、上パンチを後退させると同時に下パンチも
後退させて圧粉体端面に掛かる下パンチの加圧力を解除
する応力解放工程と、を具有することを特徴とする。

【００３０】また、請求項４記載の如く、予圧縮された
充填粉末は見掛け密度がタップ密度以上で、密度比７５
％以下であることを特徴とする。

【００３１】また、請求項５記載の如く、ダイ内孔に粉
末を充填する工程，充填粉末の圧縮工程，圧粉体の抜出
し工程に至る一連の工程が制御手段によりシーケンス制
御され、少なくとも圧縮方向に厚さが異なる段付き形状
圧粉体の外側面を規制するための内孔を有するダイと、
長さが異なるとともに複数分割された下パンチと、単一
または長さが異なるとともに複数分割された上パンチお
よびプラテン等を備え、上記上下パンチを加圧方向に進
退させてダイ内孔に充填された粉末を圧縮して圧粉体と
する成形装置において、（１）ダイ内孔へ粉末の充填が
行われた場合には、パンチをダイ内孔に進入させて充填
粉末の見掛け密度を上昇させる予圧縮動作の開始指令を
上記制御手段に行う予圧縮指令部、（２）薄肉部成形用
の上下パンチを移動し充填粉末を成形すべき圧粉体と略
相似形にした後にこれを圧粉体とする圧縮動作が行われ
た場合には、圧粉体端面に掛かる下パンチの加圧力を解
除すべく、上パンチを後退させると同時に下パンチも後
退させるように上記制御手段に指令開始する応力解放指
令部、のいずれか一方の指令部または双方の指令部を有
することを特徴とする。

【００３２】粉末の充填および圧縮は従来手法で行なっ
てよい。また、圧粉体をダイから抜き出す方法は従来と
同様であり、例えば特公昭６３−３６８８０号公報記載
のように、各下パンチの段差を圧粉体の下面段差プロフ
ィールに一致するようにし、各下パンチの相対的位置変
位量が常に零となるようプラテンの支持圧を制御する。
また、抜き出しの際ダイと圧粉体の外側面を滑らす場合
は、ダイに隣接する下パンチに生じる圧縮応力が他のパ
ンチに生じる応力より高くする。

【００３３】すなわち、極端な場合はダイに隣接する下
パンチだけで抜き出す方法も採用できる。

【００３４】同様に、圧粉体に内孔を有する場合でコア
と圧粉体の内側面を滑らす際には、コアに隣接する下パ
ンチに生じる圧縮応力が他のパンチに生じる応力より高
くなるように制御することができる。

【００３５】予圧縮した充填粉末の見掛け密度は、タッ
プ密度より高くないと従来の現象が起こる。但し、過度
に見掛け密度を上げると、薄肉部を所定位置に移動した
のち圧縮したとき薄肉部と本体部の境界にクラックが残
存することになるので、予圧縮の圧縮量は密度比７５％
以下とすることが必要である。これは、例えば充填粉末
が鉄粉の場合は６ｇ／ｃｍ³ 、アルミ粉の場合は２ｇ／
ｃｍ³ 、銅系粉の場合は６．６ｇ／ｃｍ³ に相当する。

【００３６】

【作用】請求項１記載の発明によれば、粉末の圧縮を終
了した後に上パンチと下パンチを同時に圧粉体から遠ざ
けるので、それぞれのパンチやその受板のたわみは圧粉
体の上下とも同時に解放され、したがって圧粉体に曲げ
応力や剪断応力を与えることがなく、圧粉体にクラック
が発生することを防止する。

【００３７】請求項２および４記載の発明によれば、充
填粉末を予圧縮しておくことにより充填粉末の移動が起
こり難くなり、圧縮方向密度の均一化が図られる。

【００３８】請求項３記載の発明によれば、圧粉体にク
ラックが発生することを防止するとともに、圧縮方向密
度の均一化がともに図られる。

【００３９】請求項５記載の発明によれば、圧縮終了後
に上下パンチの駆動機構を単に加圧方向から後退させる
ための予圧縮指令部や応力解放指令部を付設すようにし
て、圧粉体におけるクラックの発生防止や圧縮方向密度
の均一化が図れ、従来のように複数の圧力と位置の検出
およびその制御のための手段を必要とする複雑さが無く
なり簡便な成形装置で上記作用を達成する。

【００４０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照しつつ
説明する。

【００４１】図１はこの発明に係る成形方法の工程を説
明するシーケンスブロック図であり、また図２および図
３はこの発明に係る成形装置の概略構成図およびその制
御系を示すブロック図である。

【００４２】なお、説明に用いる段付き形状成形部品と
しては図８（ａ），（ｂ）に示すもので行うとともに、
説明の都合上成形装置の説明から行う。

【００４３】成形装置Ｐの概略構成は、図２に示すよう
に上下のアクチエータ１０を収納する本体１１が支柱１
１ａで固定され、支柱１１の中間部に固定盤１６を備
え、この固定盤１６の上側と下側にそれぞれ３個のプラ
テン、すなわち第１プラテン１３，第２プラテン１４，
第３プラテン１５、および第４プラテン１７，第５プラ
テン１８，第６プラテン１９がラム１２…により昇降自
在に取付けられている。

【００４４】上記各プラテン１３〜１９および固定盤１
６上には、ねじで高さ調整できるストッパ９を備え各ラ
ム１２…の前進を拘束することができる。

【００４５】また、ダイ１は固定盤１６に保持されてお
り、上パンチ２は固定盤１６の上方の第４プラテン１７
に、コア７は最下段の第１プラテン１３に、下内パンチ
５ａは第２プラテン１４にまた下外パンチ５ｂは第３プ
ラテン１５に固定されている。

【００４６】上記ダイ１は、粉末Ｆが充填されるととも
に成形される圧粉体Ｆ´の外側面を規制する内孔１ａが
開設されている。

【００４７】また、下パンチ５は長さが異なるとともに
複数分割された下内パンチ５ａ，下外パンチ５ｂとし
て、また上パンチ２は単一のものとして形成されてい
る。

【００４８】ただし、この上パンチ２も成形すべき圧粉
体Ｆ´の形状によっては後述するように、長さが異なる
とともに複数分割された上内パンチ２ａと上外パンチ２
ｂとして構成される。

【００４９】なお、この実施例においては第５プラテン
１８および第６プラテン１９は昇降不要である。そし
て、この成形装置Ｐに用いられるプレス装置は複数のプ
ラテン（取付台）が昇降・停止できる構成のもの、例え
ば特公昭５３−２５９７６号公報に記載されているよう
な装置，特公昭６３−３６８８０号公報に記載されてい
るようなの装置などが用いられ、上パンチ２側は特開平
２−８５３０４号公報などに記載されているように、上
ラム１２にアクチエータ１０を付設して昇降する構成の
ものが適用できる。また、８は受け板である。

【００５０】次に、この成形装置Ｐの制御系を図３によ
り説明する。

【００５１】可動プラテンの昇降，停止および必要に応
じての昇降速度を指令し、また準備工程１から粉末充填
工程２を経て圧粉体離型工程７に至る一連工程のシーケ
ンス制御を行うとともにキーボード等入力端末器Ｐ１に
接続された制御手段（ＣＰＵ）１００を備えている。

【００５２】また、この制御手段１００は図示を省いて
ある相対的位置検出部を有し、シーケンス回路により停
止位置および停止時間，稼働タイミングおよび稼働速度
などを制御できる。

【００５３】１０１は予圧縮指令部であり、ダイ内孔１
ａへ粉末の充填が行われた場合には、制御手段１００か
らの情報に基づいて粉末充填検出手段１０２がこれを検
知し、かつこの検知信号の入力により少なくとも上パン
チ２をダイ内孔１ａに進入さ、充填粉末Ｆの見掛け密度
を上昇させる予圧縮動作の開始指令を上記制御手段１０
０に行う。

【００５４】１０３は応力解放指令部であり、薄肉部成
形用の上下パンチ２，５を移動し充填粉末Ｆを成形すべ
き圧粉体Ｆ´と略相似形にした後に圧粉体Ｆ´とする圧
縮動作が行われた場合には、制御手段１００からの情報
に基づいて圧縮終了検出部１０４がこれを検知し、かつ
この検知信号の入力により上パンチ２を後退させると同
時に下パンチ５も後退させるように上記制御手段１００
に応力解放の開始指令を行い、圧粉体Ｆ´の端面に掛か
る下パンチ５の加圧力を解除させる。

【００５５】なお、上記の指令が制御手段１００に入力
された場合には制御手段１００は駆動用指令部１０５を
介して成形装置Ｐの必要な機構を駆動させる。

【００５６】また、この装置で圧縮方向に７ｔ／ｃｍ²
の圧力を加えた場合、計算値による下内パンチ５ａおよ
びその受板８と下外パンチ５ｂおよびその受板８との合
計たわみ量の差は０．５ｍｍで、これは通常のウイズド
ロアル型押型では圧粉体Ｆ´の段付き角部にクラックが
発生する状況にある。

【００５７】次に、クラックの発生防止が可能な成形方
法について説明する。

【００５８】−実施例１− 図４（ａ）〜（ｅ）は図８（ａ）に示す段付き形状の焼
結部品における粉末充填から圧粉体の離型までを示す説
明用断面図である。

【００５９】図（ａ）は粉末充填工程（図２の工程２）
であり、ダイ内孔１ａに下内パンチ５ａをｂ₁ 位置にま
た下外パンチ５ｂをｃ₁ 位置まで挿嵌して押型のキャビ
ティを形成するとともに、このキャビティ内に粉末Ｆを
充填する。

【００６０】図（ｂ）は圧縮工程（図２の工程４）であ
り、上パンチ２をｄ₁ 位置まで下降するとともに、下内
パンチ５ａをｂ₁ 位置からｂ₂ 位置までおよび下外パン
チ５ｂをｃ₁ 位置からｃ₂ 位置まで上昇させ、粉末Ｆの
圧縮を行い圧粉体Ｆ´を成形する。

【００６１】図（ｃ）は応力解放工程（図２の工程５）
であり、上パンチ２をｄ₂ 位置まで上昇させて圧粉体Ｆ
´より離すと同時に、下内パンチ５ａをｂ₃ 位置および
下外パンチ５ｂをｃ₃ 位置まで下降させ圧粉体Ｆ´より
離す。

【００６２】同図における各パンチ２，５と圧粉体Ｆ´
間の隙間は誇張して図示してあるが、下内パンチ５ａお
よび下外パンチ５ｂの下降位置は、それぞれパンチ，受
板のたわみ量とプラテンの変位量を加算した距離で停止
させる。

【００６３】また、各下パンチ５ａ，５ｂの下降距離
は、約１ｍｍ程度多め目に下降させてもよい。

【００６４】なお、下パンチ５を下降させるときの速度
は下外パンチ５ｂより下内パンチ５ａを早く設定する
と、たわみ量の差による圧粉体Ｆ´を突き上げる僅かの
機会もなくなるので好ましい。

【００６５】図（ｄ）は抜出し工程（図２の工程６）で
あり、上パンチ２はダイ１から抜き出て上死点まで上昇
させ、コア７と下内パンチ５ａおよび下外パンチ５ｂを
同じ速度で上昇させている。

【００６６】この実施例のような圧粉体では、下内パン
チ５ａと圧粉体Ｆ´間に隙間を設け各下パンチ５ａ，５
ｂとコア７を同速度で上昇させる方法が良い結果を得ら
れる。

【００６７】図（ｅ）は圧粉体離型工程（図２の工程
７）であり、圧粉体Ｆ´がダイ１から抜き出た状態を示
している。

【００６８】この状態になると圧粉体Ｆ´はスプリング
バックして外径方向へ寸法が拡大しており、コア７およ
び下内パンチ５ａとの離型は容易な状態である。

【００６９】次いで、図示しないが各下パンチ５ａ，５
ｂとコア７を図（ａ）に示した粉末Ｆの充填位置まで下
降し１サイクルが完了する。

【００７０】次に、圧縮方向密度の均一化が可能な成形
方法について説明する。

【００７１】−実施例２− 図５（ａ）〜（ｃ）は図８（ｂ）に示す段付き形状ｋ焼
結部品を用い、圧縮方向密度の均一化を図る場合の成形
方法の要部を示している。

【００７２】まず、図（ａ）のように粉末充填工程（図
１の工程２）の後、図（ｂ）のように上内パンチ２ａと
上外パンチ２ｂをダイ内孔１ａへ深く挿入するとともに
下外パンチ５ｂを上昇させ、充填粉末Ｆを予圧縮する
（図１の予圧縮工程３）。

【００７３】このとき、薄肉部分で密度比が７５％以下
になるように、しかも下外パンチ５ｂ近傍の粉末密度が
タップ密度以上になるように、各上パンチ２ａ，２ｂの
下降量および下パンチ５ａ，５ｂの移動量が決定され
る。

【００７４】長さの短い圧粉体Ｆ´においては、下パン
チ５側を上昇しなくても予圧縮できることがある。

【００７５】ついで、図（ｃ）のように上下内パンチ２
ａ，５ｂで挟まれた薄肉部粉末を移動し、成形すべき圧
粉体と略相似形にし、その後は前例と同様に圧縮工程４
〜圧粉体離型工程７を行う。

【００７６】すなわち、この成形方法は従来の成形方法
に対し、各上パンチ２をダイ１の表面より下方へ距離α
の位置に下降するとともに、下外パンチ５ｂを上方へ距
離βの位置に移動するという予圧縮工程を有するもので
ある。

【００７７】この実施例の要旨である予圧縮において、
充填したときの見掛け密度が３ｇ／ｃｍ³ （密度比３８
％）でタップ密度が３．５ｇ／ｃｍ³ （密度比４４％）
の鉄粉の場合は、圧縮量を１５％にするとタップ密度に
到達し、圧縮量４０％で密度５ｇ／ｃｍ³ （密度比６４
％），圧縮量５０％で密度６ｇ／ｃｍ³ （密度比７６
％）になる。

【００７８】図７は鉄粉の成形体密度および密度比と成
形体の剪断力の関係を示したもので、剪断力は薄肉部と
本体部の単位接触面積当りの剪断荷重で表している。

【００７９】密度が６ｇ／ｃｍ³ を越えると剪断力が高
くなっており、圧粉体Ｆ´の強度が向上していることを
示している。

【００８０】図（ｃ）は、いわゆる圧粉体Ｆ´を剪断し
ているわけであるが、図７のように各密度における剪断
力は小さいから、タップ密度以上であれば薄肉部の移動
による密度上昇は微量であることが分かる。

【００８１】一方、予圧縮した充填粉末Ｆの薄肉部を図
５（ｃ）のように移動したのち密度６．８ｇ／ｃｍ³ に
圧粉および離型して、焼結した後の薄肉部根元の断面を
観察し、クラック発生状況をみると、予圧縮の密度が６
ｇ／ｃｍ³ 以下では認められず、図７の剪断力の傾向と
よく似ている。

【００８２】充填見掛け密度１．２ｇ／ｃｍ³ のアルミ
粉末でも同様な傾向である。

【００８３】銅系材料の場合も同様であるが、産業上は
青銅の焼結軸受のように部品の密度が６〜６．５ｇ／ｃ
ｍ³ （密度比７０％前後）程度のものが多く、この様な
場合は当然に予圧縮はタップ密度に近い状態に設定され
ることになる。

【００８４】次に、図６（ａ）〜（ｆ）に基づいて第３
の実施例を説明する。

【００８５】−実施例３− この実施例では上記実施例１と同様に図８（ｂ）に示す
段付き形状の焼結部品を用いて説明するが、予圧縮工程
３と応力解放工程５とを具有することを特徴とする上パ
ンチ２および下パンチ５はともに内外に２分割され、す
なわち上内パンチ２ａ，上外パンチ２ｂ、下内パンチ５
ａ，下外パンチ５ｂが用いられており、上記実施例１と
異なる点は、上内パンチ２ａは第５プラテン１８に、上
外パンチ５ｂは第４プラテン１７に固定されており、コ
ア７は備えていない。

【００８６】図（ａ）は図１に示す粉末充填工程２であ
る。

【００８７】図（ｂ）は予圧縮工程３であり、上内パン
チ２ａと上外パンチ２ｂをダイ内孔１ａへ少し挿入して
粉末Ｆを挟み込み、下内パンチ５ａと上内パンチ２ａと
を同じ間隔で同図矢印のように下方に移動して充填粉末
Ｆを成形すべき圧粉体Ｆ´と略相似形にする。

【００８８】その後、図（ｅ）に示すように加圧し圧縮
工程４を終了させる。

【００８９】次に、図（ｄ）のように両上パンチ２ａ，
２ｂを上昇すると同時に両下パンチ５ａ，５ｂを下降さ
せ、応力解放工程５を行う。

【００９０】このとき、上パンチ２および下パンチ５と
もに内側パンチ２ａ，５ａの後退タイミングを外側パン
チ２ｂ，５ｂより早く設定しており、下内パンチ５ａは
圧粉体Ｆ´の凹部から抜き出るまで下降させる。

【００９１】下内パンチ５ａの下降は、実施例１のよう
に圧粉体Ｆ´に接した状態に設定することがより好まし
い。

【００９２】圧粉体Ｆ´の抜き出しは、図（ｅ）のよう
に下外パンチ５ｂだけで押し上げ下内パンチ５ａは遅く
上昇させている。

【００９３】図（ｆ）は圧粉体Ｆ´がダイ１から離型し
た状態である。

【００９４】その後、下外パンチ５ｂを下降させ下内パ
ンチ５ａは停止して充填位置となり、１サイクルが完了
する。

【００９５】この実施例においても、圧縮完了した後の
下内パンチ５ａの下降は図４（ａ）〜（ｄ）のようにし
ても良い結果が得られる。

【００９６】このように、この発明に係る成形方法によ
れば、充填粉末Ｆの加圧終了後に全ての上下パンチ２，
５を圧粉体Ｆ´から単純に後退させ、圧粉体Ｆ´に掛か
る荷重を解除してからこの圧粉体Ｆ´をダイ１から抜出
すものであるから、成形装置を複雑で微妙に制御するこ
とが不要であり、成形装置のたわみ復帰に起因するクラ
ックの虞がなくなる。

【００９７】また、段付き形状部品が高さ方向の中間部
近傍または下方に薄肉部を有する場合に、充填粉末Ｆを
最終形状に圧縮する前に予圧縮してから薄肉部をトラン
スファするので、圧粉体Ｆ´における上下の密度が均一
になり焼結製品の品質を向上することができる。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、圧縮工程後に応力解放工程を設け粉末の圧
縮を終了した後に上パンチと下パンチを同時に圧粉体か
ら遠ざけるので、それぞれのパンチやその受板のたわみ
は圧粉体の上下とも同時に解放され、したがって圧粉体
に曲げ応力や剪断応力を与えることがなく、圧粉体にク
ラックが発生することを防止することができる。

【００９９】また、請求項２および４記載の発明によれ
ば、粉末充填後に予圧縮工程を設け充填粉末を予圧縮し
ておくので、充填粉末の移動が起こり難くなり圧縮方向
密度の均一化を図ることができる。

【０１００】さらに、請求項３および４記載の発明によ
れば、応力解放工程および予圧縮工程を具有するので、
圧粉体にクラックが発生することを防止することができ
るとともに、圧縮方向密度の均一化をともに図ることが
できる。

【０１０１】また、請求項５記載の発明によれば、圧縮
終了後に上下パンチの駆動機構を単に加圧方向から後退
させるための予圧縮指令部や応力解放指令部を付設する
ようにして、圧粉体におけるクラックの発生防止や圧縮
方向密度の均一化を図ることかでき、従来のように複数
の圧力と位置の検出およびその制御のための手段を必要
とする複雑さが無くなり簡便な成形装置として上記作用
を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る成形方法の工程を示すシーケン
スブロック図。

【図２】この発明に係る成形装置の概略構成図。

【図３】この発明に係る成形装置の制御系を示すブロッ
ク図。

【図４】この発明に係る成形方法の第１の実施例を示す
説明用断面図。

【図５】この発明に係る成形方法の第２の実施例を示す
説明用断面図。

【図６】この発明に係る成形方法の第３の実施例を示す
説明用断面図。

【図７】鉄系成形体密度および密度比と成形体剪断力の
関係を示すグラフ。

【図８】圧縮方向に厚さが異なる各種段付き形状の焼結
部品の説明用断面図。

【符号の説明】

１ ダイ ２ 上パンチ ２ａ 上内パンチ ２ｂ 上外パンチ ５ 下パンチ ５ａ 下内パンチ ５ｂ 下外パンチ ７ コア Ｆ 粉末 Ｆ´ 圧粉体

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮方向に厚さが異なる段付き形状圧粉
   体の成形方法であって、その圧粉体の外側面を規制する
   ダイ内孔に充填される粉末を、長さが異なるとともに複
   数分割された下パンチと単一または長さが異なるととも
   に複数分割された上パンチとにより圧縮して圧粉体と
   し、その後にダイ内孔から上記圧粉体を抜出す成形方法
   において、上記ダイ内孔の充填粉末を上下パンチにより
   圧縮して圧縮方向に厚さが異なる圧粉体を成形する圧縮
   工程の後に、上パンチを後退させると同時に下パンチも
   後退させて圧粉体端面に掛かる下パンチの加圧力を解除
   する応力解放工程を行い、しかる後に下パンチをダイと
   相対的に前進させて上記圧粉体をダイ内孔から抜き出す
   圧粉体の抜出し工程を行うことを特徴とする段付き形状
   圧粉体の成形方法。
2. 【請求項２】 円筒状体または柱状体の上端部より下方
   に薄肉部を有する段付き形状圧粉体の成形方法であっ
   て、その圧粉体の外側面を規制するダイ内孔に充填され
   る粉末を、圧粉体の本体部分成形用パンチと薄肉部成形
   用パンチとに分割されている上下パンチで挟みこみ、薄
   肉部成形用の上下パンチを移動して充填粉末を成形すべ
   き圧粉体と略相似形にした後にこれを圧縮して圧粉体と
   し、その後にダイ内孔から上記圧粉体を抜出す成形方法
   において、ダイ内孔へ粉末を充填する工程の後に、少な
   くとも上パンチをダイ内孔に進入させて充填粉末の見掛
   け密度を上昇させる予圧縮工程を行い、しかる後に薄肉
   部成形用の上下パンチを移動して充填粉末を成形すべき
   圧粉体と略相似形にした後にこれを圧粉体とする圧縮工
   程を行うことを特徴とする段付き形状圧粉体の成形方
   法。
3. 【請求項３】 ダイ内孔へ粉末を充填する工程の後に行
   われる工程であって、少なくとも上パンチをダイ内孔に
   進入させて充填粉末の見掛け密度を上昇させる予圧縮工
   程と、薄肉部成形用の上下パンチを移動して充填粉末を
   形成すべき圧粉体と略相似形にした後これを圧粉体とす
   る圧縮工程の後に行われる工程であって、上パンチを後
   退させると同時に下パンチも後退させて圧粉体端面に掛
   かる下パンチの加圧力を解除する応力解放工程と、を具
   有することを特徴とする段付き形状圧粉体の成形方法。
4. 【請求項４】 予圧縮された充填粉末は見掛け密度がタ
   ップ密度以上で、密度比７５％以下であることを特徴と
   する請求項２または３記載の段付き形状圧粉体の成形方
   法。
5. 【請求項５】 ダイ内孔に粉末を充填する工程，充填粉
   末の圧縮工程，圧粉体の抜出し工程に至る一連の工程が
   制御手段によりシーケンス制御され、少なくとも圧縮方
   向に厚さが異なる段付き形状圧粉体の外側面を規制する
   ための内孔を有するダイと、長さが異なるとともに複数
   分割された下パンチと、単一または長さが異なるととも
   に複数分割された上パンチおよびプラテン等を備え、上
   記上下パンチを加圧方向に進退させてダイ内孔に充填さ
   れた粉末を圧縮して圧粉体とする成形装置において、
   （１）ダイ内孔へ粉末の充填が行われた場合には、パン
   チをダイ内孔に進入させて充填粉末の見掛け密度を上昇
   させる予圧縮動作の開始指令を上記制御手段に行う予圧
   縮指令部、（２）薄肉部成形用の上下パンチを移動し充
   填粉末を成形すべき圧粉体と略相似形にした後にこれを
   圧粉体とする圧縮動作が行われた場合には、圧粉体端面
   に掛かる下パンチの加圧力を解除すべく、上パンチを後
   退させると同時に下パンチも後退させるように上記制御
   手段に指令開始する応力解放指令部、のいずれか一方の
   指令部または双方の指令部を有することを特徴とする段
   付き形状圧粉体の成形装置。