(57)【要約】【課題】焼入れ後の熱処理の有無に関わらず、優れた矯正効果を鉄系焼結体に付与して、これにより各種機械特性に優れかつ形状精度にも優れた鉄系焼結体を得る。【解決手段】本発明に係る鉄系焼結体の製造方法は、鉄系粉末を主成分とする原料粉末を圧縮成形し、焼結することで得られた鉄系焼結体１を金型１５ａ，１５ｂで拘束することで鉄系焼結体１の矯正を行う矯正工程Ｓ４を備える。矯正工程Ｓ４では、鉄系焼結体１を１００度未満とし、金型１５ａ，１５ｂを加熱により鉄系焼結体１よりも高温にした状態で、鉄系焼結体１を金型１５ａ，１５ｂで拘束する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄系粉末を主成分とする原料粉末を圧縮成形し、焼結することで得られた鉄系焼結体を金型で拘束することで前記鉄系焼結体の矯正を行う矯正工程を備えた鉄系焼結体の製造方法において、
前記矯正工程で、前記鉄系焼結体を１００度未満とし、前記金型を加熱により前記鉄系焼結体よりも高温にした状態で、前記鉄系焼結体を前記金型で拘束することを特徴とする、鉄系焼結体の製造方法。
【請求項２】
前記金型の温度と前記鉄系焼結体の温度との差を２００度以上とした請求項１に記載の鉄系焼結体の製造方法。
【請求項３】
前記鉄系焼結体の温度を常温とした請求項１又は２に記載の鉄系焼結体の製造方法。
【請求項４】
前記金型の温度を４００度未満とした請求項１〜３の何れか一項に記載の鉄系焼結体の製造方法。
【請求項５】
前記金型による拘束時間を１分以上でかつ２０分以下とした請求項１〜４の何れか一項に記載の鉄系焼結体の製造方法。
【請求項６】
前記鉄系焼結体に対して焼き戻し処理を施す焼き戻し工程をさらに備え、
前記金型による拘束で前記鉄系焼結体を加熱することにより前記焼き戻し処理を施す請求項１〜５の何れか一項に記載の鉄系焼結体の製造方法。
【請求項７】
前記矯正工程の前に、前記鉄系粉末を圧縮成形してなる圧粉成形体を焼結して前記鉄系焼結体を得る焼結工程と、前記焼結工程の後、前記鉄系焼結体に焼入れ処理を施す焼入れ工程とをさらに備える請求項１〜６の何れか一項に記載の鉄系焼結体の製造方法。
【請求項８】
前記矯正工程の前に、前記鉄系粉末を圧縮成形してなる圧粉成形体を所定の温度にまで加熱して焼結すると共に、前記加熱後の冷却により焼入れ処理を施す焼結焼入れ工程をさらに備える請求項１〜６の何れか一項に記載の鉄系焼結体の製造方法。
【請求項９】
前記鉄系粉末は、鉄を主成分とし、かつ少なくとも炭素を含む請求項１〜８の何れか一項に記載の鉄系焼結体の製造方法。
【請求項１０】
前記鉄系粉末は、前記炭素を０．３ｗｔ％以上でかつ１．０ｗｔ％以下含む請求項９に記載の鉄系焼結体の製造方法。
【請求項１１】
前記鉄系焼結体は薄板状をなす請求項１〜１０の何れか一項に記載の鉄系焼結体の製造方法。
【請求項１２】
前記鉄系焼結体はギヤである請求項１１に記載の鉄系焼結体の製造方法。
【請求項１３】
鉄系粉末を主成分とする原料粉末を圧縮成形し、焼結することで得られた鉄系焼結体を拘束することにより前記鉄系焼結体の矯正を行う矯正装置を備えた鉄系焼結体の製造装置において、
前記矯正装置は、前記鉄系焼結体を拘束する金型と、前記金型を加熱する加熱部とを有し、かつ
前記矯正装置は、前記鉄系焼結体を１００度未満とし、前記金型を前記加熱部の加熱により前記鉄系焼結体よりも高温にした状態で、前記金型により前記鉄系焼結体を拘束可能に構成されていることを特徴とする、鉄系焼結体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄系焼結体の製造方法及び製造装置に関し、特に鉄系焼結体を効果的に矯正するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ギヤなどの複雑な形状を有する部品の製造方法として、ニアネットシェイプの観点から焼結を利用した製法（粉末冶金法）が注目されている。この製法は、金属粉末を所定の形状に圧縮成形した後、金属の種類に応じた温度に加熱することで焼結体を形成するものである。例えば、強度や耐摩耗性などが必要とされる部品については、鉄を主成分とし、炭素を所定量含有した組成の金属粉末を圧粉成形し、焼結した後、焼入れ及び焼き戻しを施すことにより、要求仕様を満足する部品が製造されている。また、近年では、焼結後の冷却を利用して焼入れを行う、いわゆるシンターハードニング（焼結焼入れ）に関する技術も開発されている。
【０００３】
ところで、この種の焼結部品においては、焼結後の変形により、形状精度が悪化することが問題となっている。例えばギヤなど薄板状の焼結部品の場合、その平面度が悪化することが分かっている。この対策として、従来、多数の矯正方法が提案されている。
【０００４】
例えば特許文献１には、鉄系焼結体の焼結処理後であって焼入れ処理前に、３００〜６００度に加熱した鉄系焼結体にサイジングを施す技術が開示されている。また、特許文献２には、焼結部品を所定温度に加熱することでオーステナイト化し、急冷すると共に、急冷の途中で焼結部品を金型で拘束してサイジングすることにより、焼入れしながら矯正を行う技術が開示されている。また、特許文献３には、焼入れ後の焼結体を１００〜５５０度に再加熱し、高温状態の焼結体を金型で拘束することにより矯正を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１４９９５７号公報
【特許文献２】特開２０１６−１４１８５７号公報
【特許文献３】特開平１１−８０８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の方法だと、矯正を行った後に焼入れ等の熱処理を施すことになるため、当該熱処理により再び焼結体が変形するおそれが生じる。特許文献２に記載の方法によれば、矯正がなされた焼入れ焼結体を得ることができるが、焼入れの後に焼き戻し等の熱処理を追加で行う場合には、再び焼結体が変形するおそれが生じる。特許文献３に記載の方法であれば、焼入れ後の焼結体に熱処理（焼き戻し等）を施しながら焼結体の矯正を行うことができるが、焼結体の形状によっては、要求されるレベルにまで矯正することが難しい問題がある。特に、焼結体が薄板状をなす場合には、熱処理後の反りが顕著となるため、今まで以上に有効な矯正技術が求められているのが現状である。
【０００７】
以上の実情に鑑み、本明細書では、焼入れ後の熱処理の有無に関わらず、優れた矯正効果を鉄系焼結体に付与でき、これにより各種機械特性に優れかつ形状精度にも優れた鉄系焼結体を得ることを、解決すべき技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題の解決は、本発明に係る鉄系焼結体の製造方法によって達成される。すなわち、この製造方法は、鉄系粉末を主成分とする原料粉末を圧縮成形し、焼結することで得られた鉄系焼結体を金型で拘束することで鉄系焼結体の矯正を行う矯正工程を備えた鉄系焼結体の製造方法において、矯正工程で、鉄系焼結体を１００度未満にし、金型を加熱により鉄系焼結体よりも高温にした状態で、鉄系焼結体を金型で拘束する点をもって特徴付けられる。なお、ここでいう「主成分」は、原料粉末に含まれる粉末の中で最も含有比が高い粉末を指す。この場合、鉄系粉末を主成分とする原料粉末には、鉄系粉末のみからなる原料粉末も含まれる。
【０００９】
本発明者らは、鉄系焼結体の温度と拘束用金型の温度が矯正効果に及ぼす影響について鋭意検討した結果、焼入れが施された状態の鉄系焼結体の温度を１００度未満とし、上記金型の温度を鉄系焼結体の温度よりも高温にした状態で上記金型による鉄系焼結体の矯正を行った場合に、非常に優れた矯正効果を得ることを見出した。本発明は、上記知見に基づきなされたもので、１００度未満の状態にある鉄系焼結体を、加熱により鉄系焼結体よりも高温にした状態の金型で拘束することにより、従来よりも優れた矯正効果を得ることができる。また、鉄系焼結体を相対的に低温とし、金型を加熱により相対的に高温にした状態で鉄系焼結体を拘束するのであれば、金型の温度を制御することで（例えば所定の温度を一定時間保持することで）、比較的容易に焼入れ以外の熱処理を矯正と同時に施すことができる。よって、焼入れ後の熱処理によって鉄系焼結体が再び変形する事態を回避して、優れた形状精度を維持することができる。以上より、本発明によれば、各種機械特性に優れ、かつ形状精度に優れた鉄系焼結体を得ることが可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る鉄系焼結体の製造方法において、金型の温度と鉄系焼結体の温度との差を２００度以上としてもよい。
【００１１】
このように、金型の温度と鉄系焼結体の温度との差を２００度以上にした状態で矯正工程を実施することにより、さらに優れた矯正効果を得ることができる。上記構成は、熱処理後の変形量が大きい場合に特に有効である。
【００１２】
また、本発明に係る鉄系焼結体の製造方法において、鉄系焼結体の温度を常温としてもよい。なお、ここでいう常温とは、ＪＩＳ  ８７０３に準拠し、摂氏５度以上でかつ３５度以下の範囲における所定の温度を指すものとする。
【００１３】
このように、鉄系焼結体の温度を常温にした状態で矯正工程を実施することによって、さらに優れた矯正効果を得ることができる。
【００１４】
また、本発明に係る鉄系焼結体の製造方法において、金型の温度を４００度未満としてもよい。
【００１５】
このように、拘束用金型の温度を４００度未満とした状態で矯正工程を実施することによって、例えば焼入れ後に行う焼き戻し等の熱処理による硬度の低下を可及的に抑制しつつ、優れた矯正効果を得ることが可能となる。
【００１６】
また、本発明に係る鉄系焼結体の製造方法において、金型による拘束時間を１分以上でかつ２０分以下としてもよい。
【００１７】
このように、金型による鉄系焼結体の拘束時間を１分以上とすることで、鉄系焼結体に対する優れた矯正効果を安定的に得ることができる。一方、拘束時間が２０分を超えても、矯正効果にそれほど違いはないため、生産性の観点からは最大で２０分に留めることが好ましい。
【００１８】
また、本発明に係る鉄系焼結体の製造方法において、鉄系焼結体に対して焼き戻し処理を施す焼き戻し工程をさらに備え、金型による拘束で鉄系焼結体を加熱することにより焼き戻し処理を施してもよい。
【００１９】
このように、金型による拘束で鉄系焼結体を加熱することにより焼き戻し処理を施すようにすれば、焼き戻しに伴って鉄系焼結体に生じる変形を矯正することができる。あるいは、焼き戻しに伴って鉄系焼結体に生じるはずの変形を抑止することができる。これにより、焼き戻し工程後においても鉄系焼結体に高い形状精度を付与することができる。もちろん、鉄系焼結体に対して矯正処理と同時に焼き戻し処理を施すことができるので、生産性の観点でも好適である。
【００２０】
また、本発明に係る鉄系焼結体の製造方法において、矯正工程の前に、鉄系粉末を圧縮成形してなる圧粉成形体を焼結して鉄系焼結体を得る焼結工程と、焼結工程の後、鉄系焼結体に焼入れ処理を施す焼入れ工程とをさらに備えてもよい。あるいは、矯正工程の前に、鉄系粉末を圧縮成形してなる圧粉成形体を所定の温度にまで加熱して焼結すると共に、加熱後の冷却により焼入れ処理を施す焼結焼入れ工程をさらに備えてもよい。
【００２１】
本発明は、焼入れが施された状態の鉄系焼結体に対して非常に優れた矯正効果を付与し得るものであることから、上述のように、矯正工程の前に焼結工程と焼入れ工程とを設けることで、あるいは焼結焼入れ工程を設けることで、強度等の各種機械特性に優れ、かつ形状精度にも優れた鉄系焼結体を量産することが可能となる。
【００２２】
また、本発明に係る鉄系焼結体の製造方法において、鉄系粉末は、鉄を主成分とし、かつ少なくとも炭素を含んでもよい。また、この場合、鉄系粉末は、炭素を０．３ｗｔ％以上でかつ１．０ｗｔ％以下含むものであってもよい。
【００２３】
このように、少なくとも炭素を含む鉄系粉末で鉄系焼結体を形成することによって、上述した焼入れ等の熱処理を十分に施すことができ、これにより強度等の各種機械特性優れた鉄系焼結体を得ることが可能となる。
【００２４】
また、本発明に係る鉄系焼結体の製造方法において、鉄系焼結体は薄板状をなすものであってもよい。また、この場合、鉄系焼結体はギヤであってもよい。
【００２５】
本発明は、特に薄板状をなす鉄系焼結体の矯正に有効であるから、鉄系焼結体が薄板状をなす場合、当該鉄系焼結体に本発明に係る矯正工程を施すことにより、非常に優れた矯正効果を得ることが可能となる。
【００２６】
また、前記課題の解決は、本発明に係る鉄系焼結体の製造装置によっても達成される。すなわち、この製造装置は、鉄系粉末を主成分とする原料粉末を圧縮成形し、焼結することで得られた鉄系焼結体を拘束することにより鉄系焼結体の矯正を行う矯正装置を備えた鉄系焼結体の製造装置において、矯正装置は、鉄系焼結体を拘束する金型と、金型を加熱する加熱部とを有し、かつ矯正装置は、鉄系焼結体を１００度未満とし、金型を加熱部の加熱により鉄系焼結体よりも高温にした状態で、金型により鉄系焼結体を拘束可能に構成されている点をもって特徴付けられる。
【００２７】
本発明に係る製造装置によれば、本発明に係る製造方法と同様に、従来よりも優れた矯正効果を得ることができる。また、鉄系焼結体を相対的に低温とし、金型を加熱部の加熱により相対的に高温にした状態で鉄系焼結体を拘束するのであれば、金型の温度を制御することで、比較的容易に焼入れ以外の熱処理を矯正と同時に施すことができる。よって、焼入れ後の熱処理によって鉄系焼結体が再び変形する事態を回避して、優れた形状精度を維持することができる。以上より、本発明によれば、各種機械特性に優れ、かつ形状精度に優れた鉄系焼結体を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
以上述べたように、本発明によれば、焼入れ後の熱処理の有無に関わらず、優れた矯正効果を鉄系焼結体に付与でき、これにより各種機械特性に優れかつ形状精度にも優れた鉄系焼結体を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る鉄系焼結体の製造方法の全体の流れを示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態に係る矯正装置とその周辺構成を示す図である。
【図３】矯正装置の断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る鉄系焼結体の製造方法の全体の流れを示すフローチャートである。
【図５】実施例に係る鉄系焼結体の定盤上における側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１は、本発明の一実施形態に係る熱処理工程の全体の流れを示すフローチャートである。図１に示すように、本発明に係る熱処理工程は、鉄系粉末を主成分とする原料粉末を圧縮成形する成形工程Ｓ１と、圧縮成形により得られた圧粉成形体に焼結処理を施す焼結工程Ｓ２と、焼結処理により得られた鉄系焼結体に焼入れ処理を施す焼入れ工程Ｓ３と、焼入れ処理が施された鉄系焼結体に矯正処理を施す矯正工程Ｓ４と、焼入れ処理が施された鉄系焼結体に焼き戻し処理を施す焼き戻し工程Ｓ５と、矯正処理及び焼き戻し処理が施された鉄系焼結体に仕上げ加工を施す仕上げ加工工程Ｓ６とを備える。仕上げ加工工程Ｓ６では研磨やショットピーニングなど一又は複数の機械加工が施される。もちろん、仕上げ加工工程Ｓ６は省略することも可能である。また、図示は省略するが、必要に応じて、焼入れ工程Ｓ３と焼き戻し工程Ｓ５の後にそれぞれ、洗浄工程と検査工程とを設けてもよい。
【００３２】
図２は、図１に示す矯正工程Ｓ４に使用する矯正装置１０及びその周辺構成を示す図である。この矯正装置１０は、搬送路１１上を所定の方向に搬送される複数のワーク（すなわち鉄系焼結体１）に対して矯正処理を施すように構成されたもので、金型１５ａ，１５ｂ（後述する図３を参照）による鉄系焼結体１の拘束を可能としている。本実施形態では、矯正装置１０よりも搬送路１１の上流側に、鉄系焼結体１の温度を調整する温度調整室１２が配設されている。また、本実施形態では、矯正装置１０は、鉄系焼結体１に焼き戻し処理を施すための加熱を行う加熱装置を兼ねており、矯正装置１０よりも搬送路１１の下流側には鉄系焼結体１に焼き戻し処理を施すための冷却を行う冷却装置１３が配設されている。以下、まず矯正装置１０の構成を中心に説明し、次いで、この矯正装置１０を用いた矯正工程Ｓ４及び焼き戻し工程Ｓ５の一例を説明する。
【００３３】
ここで、対象となる鉄系焼結体１の形状は原則として任意であり、例えば円盤状（中央の穴の有無は問わない）など薄板状をなすものであってもよい。また、鉄系焼結体１を構成する原料粉末の組成についても原則任意であり、例えば炭素を所定の割合（０．３ｗｔ％以上でかつ１．０ｗｔ％）含む鉄系粉末を主成分として含む粉末組成を挙げることができる。もちろん、鉄系粉末のみで原料粉末を構成してもよい。また、用途の面から見た鉄系焼結体１の種類についても任意であり、例えばギヤなど、相対的に高い強度や硬度、じん性（疲労強度）などが求められる用途に用いられる機械部品が対象となり得る。
【００３４】
矯正装置１０は、図３に示すように、鉄系焼結体１を上下方向から挟持し、拘束するための一対の金型１５ａ，１５ｂと、一対の金型１５ａ，１５ｂとそれぞれ接する一対の加熱部１６ａ，１６ｂとを有する。本実施形態では、下側の金型１５ａと下側の加熱部１６ａがともに固定型１７ａに固定されると共に、上側の金型１５ｂと上側の加熱部１６ｂがともに可動型１７ｂに固定されている。これにより、図示しない駆動装置により可動型１７ｂを昇降することにより、可動型１７ｂに固定された上側の金型１５ｂと上側の加熱部１６ｂが昇降するようになっている。
【００３５】
また、本実施形態では、矯正装置１０は、各加熱部１６ａ，１６ｂの金型１５ａ，１５ｂと反対の側に一対の断熱部１８ａ，１８ｂをさらに備えると共に、各加熱部１６ａ，１６ｂを冷却する一対の冷却部１９ａ，１９ｂをさらに備える。これにより、各金型１５ａ，１５ｂはそれぞれ対応する加熱部１６ａ，１６ｂにより所定の温度に加熱され得ると共に、断熱部１８ａ，１８ｂにより各金型１５ａ，１５ｂの温度を保持し得る。また、各冷却部１９ａ，１９ｂにより対応する各金型１５ａ，１５ｂを冷却し得る。また、この場合、矯正装置１０は、各加熱部１６ａ，１６ｂと各冷却部１９ａ，１９ｂを制御する制御部２０をさらに有する。これにより、各金型１５ａ，１５ｂの温度を制御可能としている。
【００３６】
なお、図３では、各加熱部１６ａ，１６ｂは、金属製の加熱用プレート１６ａ１，１６ｂ１と、各加熱用プレート１６ａ１，１６ｂ１に埋設される一又は複数のカートリッジヒータ１６ａ２，１６ｂ２とを有する場合を例示しているが、もちろんこれ以外の構成を採ってもかまわない。同様に、図３では、各冷却部１９ａ，１９ｂは、金属製の冷却用プレート１９ａ１，１９ｂ１と、各冷却用プレート１９ａ１，１９ｂ１に埋設される冷水管１９ａ２，１９ｂ２とを有する場合を例示しているが、もちろんこれ以外の構成を採ってもかまわない。
【００３７】
また、本実施形態では、鉄系焼結体１の搬送路１１が水平方向に伸び、矯正装置１０を構成する一対の金型１５ａ，１５ｂ間を通過するように構成されているが（図３を参照）、もちろん、鉄系焼結体１の搬送態様はこれには限られない。例えば図示は省略するが、搬送路１１が、鉄系焼結体１を水平方向に搬送する第一搬送路と、第一搬送路の下流端から鉄系焼結体１を上昇させる第二搬送路と、第二搬送路の下流端から水平方向に鉄系焼結体１を搬送する第三搬送路と、第三搬送路の下流端から鉄系焼結体１を下降させる第四搬送路、及び第四搬送路の下流端から鉄系焼結体１を水平方向に搬送する第五搬送路とで構成されてもよい。また、鉄系焼結体１を搬送路１１に沿って搬送するための手段としては任意であり、例えば図示は省略するが、コンベア、あるいは動力シリンダ（油圧シリンダ、エアシリンダ、電動シリンダ）などを採用することができる。
【００３８】
また、搬送路１１上の鉄系焼結体１を一対の金型１５ａ，１５ｂ間に導入及び排出するための手段についても任意であり、例えば図示は省略するが、搬送路１１上の鉄系焼結体１を下流側に向けて押出す押出し装置や、搬送路１１上の鉄系焼結体１を下流側に向けて引込む引込み装置を採用することができる。あるいは、同じく図示は省略するが、搬送路１１上の鉄系焼結体１をピックアップして一対の金型１５ａ，１５ｂ間に導入すると共に、一対の金型１５ａ，１５ｂ間から鉄系焼結体１を取出して搬送路１１上に復帰させるためのロボットアームを採用してもよい。
【００３９】
以上の構成を有する矯正装置１０は、搬送路１１の上流側と下流側とで、温度調整室１２及び冷却装置１３とそれぞれ隣接している（図２を参照）。これにより、温度調整室１２から搬出された鉄系焼結体１が矯正装置１０内に搬入され、矯正装置１０から搬出された鉄系焼結体１が冷却装置１３内に搬入されるようになっている。
【００４０】
温度調整室１２は、搬入された鉄系焼結体１を所定の温度に調整するための装置であり、温度調整の方式に応じた装置構成をとる。例えば空調により温度調整を行う場合、ともに図示しない制御部により空調装置を制御して、温度調整室１２内の温度を１００度未満に調整する。本実施形態では、温度調整室１２内の温度を常温（５〜３５度）の範囲における所定の温度（例えば２０度）に調整し、焼入れ工程Ｓ３を経て温度調整室１２内に搬入された鉄系焼結体１の温度を上記所定の温度に調整可能としている。なお、図３に示す矯正装置１０の制御部２０で、矯正装置１０に隣接する温度調整室１２内の温度を調整してもよい。この場合、制御部２０は、一対の金型１５ａ，１５ｂの温度と、一対の金型１５ａ，１５ｂ間に導入される直前の鉄系焼結体１の温度の双方を制御し得る。
【００４１】
冷却装置１３は、矯正装置１０により加熱された鉄系焼結体１を冷却するための装置であり、冷却の方式に応じた装置構成をとる。例えば空冷であれば冷却装置１３の内部空間は図示しない空調装置により所定の雰囲気温度に管理されており、冷却装置１３内に搬入された鉄系焼結体１が所定の冷却速度で所定の温度まで冷却される。あるいは、水冷であれば冷却装置１３は図示しない冷却液の液槽を有しており、冷却装置１３内に搬入された鉄系焼結体１を冷却液中に浸漬することで所定の冷却速度で所定の温度まで冷却される。
【００４２】
次に、本発明に係る鉄系焼結体１の製造方法の一例を、上記構成の矯正装置１０を用いた鉄系焼結体１の矯正工程Ｓ４と焼き戻し工程Ｓ５を中心に説明する。
【００４３】
（Ｓ１）成形工程
この工程では、まず上述した組成の鉄系粉末を主成分とする原料粉末を図示しない成形装置に供給し、加圧する。これにより上記原料粉末を圧縮成形し、所定形状の圧粉成形体を得る。
【００４４】
（Ｓ２）焼結工程
続いて、成形工程Ｓ１で得られた圧粉成形体を図示しない焼結装置に供給し、所定の加熱処理を施すことで、焼結体（鉄系焼結体１）を得る。この際、加熱温度は、原料粉末（通常、主成分となる鉄系粉末）の焼結温度の範囲で設定される。
【００４５】
（Ｓ３）焼入れ工程
この工程では、焼結工程Ｓ２で得られた鉄系焼結体１を図示しない焼入れ装置（加熱装置、冷却装置）に供給し、所定の温度履歴で加熱及び冷却することにより焼入れ処理を施す。この時点で、鉄系焼結体１によっては、焼入れ処理に伴う変形が生じる。
【００４６】
（Ｓ４）矯正工程
（Ｓ５）焼き戻し工程
上述のようにして焼入れ処理が施された状態の鉄系焼結体１を得た後、この鉄系焼結体１に矯正処理を施す。本実施形態では、矯正処理と併せて焼き戻し処理を施す。具体的には、図２に示すように、焼入れ処理が施された状態の鉄系焼結体１を搬送路１１に沿って搬送し、矯正装置１０とその上流側で隣接する温度調整室１２内に搬入する。ここで温度調整室１２内の温度を１００度未満（例えば常温）に調整しておき、かつこの雰囲気温度下に鉄系焼結体１を所定時間の間、保持することで、搬入された鉄系焼結体１の温度が１００度未満の状態となる。温度が１００度未満の状態となった鉄系焼結体１は搬送路１１の下流側で温度調整室１２と隣接する矯正装置１０内に搬入される。
【００４７】
矯正装置１０内に搬入された鉄系焼結体１は、上述した所定の手段により一対の金型１５ａ，１５ｂ間（図３を参照）に導入される。一対の金型１５ａ，１５ｂ間に導入された時点における鉄系焼結体１の温度は、温度調整室１２を搬出した時点の温度と実質的に等しい（ほとんど変わらない）ことから、鉄系焼結体１は、１００度未満の温度の状態で一対の金型１５ａ，１５ｂ間に導入される。この際、制御部２０により矯正装置１０の各加熱部１６ａ，１６ｂが加熱され、鉄系焼結体１の温度よりも高温の状態とされる。具体的には、各金型１５ａ，１５ｂは、鉄系焼結体１の温度と比べて２００度以上高い温度（例えば２５０度以上でかつ３５０度以下の範囲における所定の温度）に加熱された状態にある。なお、本実施形態のように、矯正工程Ｓ４と焼き戻し工程Ｓ５を同時に実施する場合、各金型１５ａ，１５ｂの温度は、十分な矯正効果が期待できる範囲内であって、かつ焼き戻しによる各種機械特性の向上が見込まれる範囲内（例えば２７０度以上でかつ３２０度以下）で設定されるのがよい。
【００４８】
上述のように鉄系焼結体１と金型１５ａ，１５ｂの温度調整を行った状態で、図示しない駆動装置により可動型１７ｂを下降させる。これにより、可動型１７ｂと共に上側の金型１５ｂが下側の金型１５ａに接近し、これら一対の金型１５ａ，１５ｂ間に導入された状態の鉄系焼結体１を上下方向から挟持する。この際、例えば鉄系焼結体１に対する加圧力を調整することにより、鉄系焼結体１を所定の加圧力で拘束する。そして、この拘束状態を一定時間（例えば１〜２０分の範囲における所定の時間）の間保持する。これにより、鉄系焼結体１の変形が矯正される。これにより、鉄系焼結体１に対する矯正処理が完了する。また、本実施形態では、一対の金型１５ａ，１５ｂにより鉄系焼結体１が焼き戻し可能な温度にまで加熱される（焼き戻し工程Ｓ５の加熱工程）。然る後、可動型１７ｂを上昇させて一対の金型１５ａ，１５ｂを互いに離れる向きに移動させ、鉄系焼結体１を一対の金型１５ａ，１５ｂ間から上述した所定の手段で排出する。なお、上述のように保持している間、例えば各金型１５ａ，１５ｂの温度が一定となるよう制御部２０による温度制御が行われる。もちろん、矯正や焼き戻しの結果に悪影響を及ぼさない範囲で温度を変動させてもかまわない。
【００４９】
上述のように一対の金型１５ａ，１５ｂ間から排出された鉄系焼結体１に対して、本実施形態では、冷却を行う（焼き戻し工程Ｓ５の冷却工程）。具体的には、図２に示すように、搬送路１１上に復帰した鉄系焼結体１を下流側に搬送して、矯正装置１０から搬出すると共に冷却装置１３内に搬入する。冷却装置１３内では、所定の冷却速度で矯正開始時の温度（１００度以下、ここでは常温）にまで冷却される。これにより、鉄系焼結体１に対する焼き戻し処理が完了する。焼き戻し処理が完了した鉄系焼結体１は、搬送路１１上を下流側に搬送され、冷却装置１３から搬出される。
【００５０】
（Ｓ６）仕上げ加工工程
冷却装置１３から搬出された鉄系焼結体１は、次工程である仕上げ加工工程Ｓ６へ搬送される。そして、仕上げ加工工程Ｓ６で、研磨やショットピーニングなどの機械加工が施され、鉄系焼結体１が最終的な製品に即した性状（例えば硬度、表面粗さ、形状精度など）に仕上げられる。以上のようにして、多数の鉄系焼結体１が連続的に製造される。
【００５１】
以上述べたように、本発明に係る鉄系焼結体の製造方法によれば、矯正工程Ｓ４において、１００度未満の状態にある鉄系焼結体１を、加熱により鉄系焼結体１よりも高温にした状態の金型１５ａ，１５ｂで拘束することにより、従来よりも優れた矯正効果を得ることができる。また、鉄系焼結体１を相対的に低温とし、金型１５ａ，１５ｂを加熱により相対的に高温にした状態で鉄系焼結体１を拘束する場合、金型１５ａ，１５ｂの温度を制御部２０により制御することで、比較的容易に焼入れ以外の熱処理である焼き戻し工程Ｓ５を矯正工程Ｓ４と同時に施すことができる。よって、焼入れ工程Ｓ３後の熱処理によって鉄系焼結体１が再び変形する事態を回避して、優れた形状精度を維持することができる。以上より、本発明によれば、各種機械特性に優れ、かつ形状精度に優れた鉄系焼結体１を得ることが可能となる。
【００５２】
また、本実施形態では、鉄系焼結体１の温度を常温とし、かつ金型１５ａ，１５ｂの温度と鉄系焼結体１の温度との差を２００度以上とした状態で、鉄系焼結体１を拘束するようにしたので、さらに優れた矯正効果を得ることができる。特に、鉄系焼結体１が薄板状をなし、焼入れ処理により大きな反りを生じる場合など、熱処理後の変形量が大きい場合に有効となる。
【００５３】
また、本実施形態では、鉄系焼結体１に対して焼き戻し処理を施す焼き戻し工程Ｓ５をさらに備え、矯正装置１０の金型１５ａ，１５ｂによる拘束で鉄系焼結体１を加熱することにより焼き戻し処理を施すようにした。これにより、焼き戻しに伴って鉄系焼結体１に生じる変形を一対の金型１５ａ，１５ｂで矯正することができる。あるいは、焼き戻しに伴って鉄系焼結体１に生じるはずの変形を一対の金型１５ａ，１５ｂで抑止することができる。これにより、焼き戻し工程Ｓ５後においても鉄系焼結体１に高い形状精度を付与することができる。もちろん、鉄系焼結体１に対して矯正処理と同時に焼き戻し処理を施すことができるので、生産性の観点でも好ましい。
【００５４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明に係る鉄系焼結体の製造方法及び製造装置は、その趣旨を逸脱しない範囲において、上記以外の構成を採ることも可能である。
【００５５】
図４は、本発明の他の実施形態に係る鉄系焼結体の製造方法の流れを示すフローチャートである。図４に示すように、この製造方法は、成形工程Ｓ１の後に、仮焼結工程Ｓ７と焼結焼入れ工程Ｓ８を設けた点において、図１に示す製造方法と相違する。具体的に、本実施形態では、成形工程Ｓ１で、鉄系粉末を主成分とする原料粉末の圧粉成形体を成形した後、この圧粉成形体を加熱して仮焼結処理を施す。この仮焼結工程Ｓ７では、原料粉末（鉄系粉末）の材質に応じて設定される焼結温度よりも低い温度で圧粉成形体に加熱を施す。これにより、以後のワーク（圧粉成形体）の取り扱い性が高められる。次いで、焼結焼入れ工程Ｓ８では、仮焼結処理が施された圧粉成形体を所定の温度にまで加熱して焼結すると共に、加熱後の冷却により焼入れを施す。これにより、焼入れが施された状態の鉄系焼結体１が得られる。
【００５６】
本実施形態においても、矯正工程Ｓ４において、１００度未満の状態にある鉄系焼結体１を、加熱により鉄系焼結体１よりも高温にした状態の金型１５ａ，１５ｂで拘束することにより、従来よりも優れた矯正効果を得ることができる。また、鉄系焼結体１を相対的に低温とし、金型１５ａ，１５ｂを加熱により相対的に高温にした状態で鉄系焼結体１を拘束する場合、金型１５ａ，１５ｂの温度を制御部２０により制御することで、比較的容易に焼き戻し工程Ｓ５を矯正工程Ｓ４と同時に施すことができる。よって、焼結焼入れ工程Ｓ８後の熱処理によって鉄系焼結体１が再び変形する事態を回避して、優れた形状精度を維持することができる。以上より、本実施形態に係る製造方法及び製造装置においても、各種機械特性に優れ、かつ形状精度に優れた鉄系焼結体１を得ることが可能となる。また、本実施形態のように、焼結焼入れ工程Ｓ８により焼結処理の一部としての冷却を利用して焼入れ処理を施すことで、工程数の低減化を図ることができ、経済的である。
【００５７】
なお、以上の説明では、矯正工程Ｓ４の前に、焼入れ工程Ｓ３又は焼結焼入れ工程Ｓ８を設けた場合を例示したが、もちろん本発明の適用対象はこれには限られない。結果として焼入れが施された状態の鉄系焼結体１と同等の性状を示す限りにおいて、任意の性状の鉄系焼結体に本発明に係る矯正工程Ｓ４を施すことが可能である。
【００５８】
また、以上の説明では、何れの実施形態においても、矯正工程Ｓ４と焼き戻し工程Ｓ５とを同時に行う場合を例示したが、本発明はこれ以外の形態を採ることも可能である。要は、焼入れ工程Ｓ３（又は焼結焼入れ工程Ｓ８）と焼き戻し工程Ｓ５以外の熱処理工程を鉄系焼結体１に施す場合、当該熱処理工程を矯正工程Ｓ４と同時に行ってもよく、またその場合、図３等に示す矯正装置１０を用いて上記熱処理の少なくとも一部を実施してもよい。もちろん、焼入れ後に何らの熱処理を施す必要がない場合には、矯正工程Ｓ４のみを単独で実施してもかまわない。
【００５９】
また、以上の説明では、矯正装置１０とその上流側で隣接して温度調整室１２を設け、この温度調整室１２で矯正工程Ｓ４に供給される鉄系焼結体１の温度を１００度未満に調整する場合を例示したが、もちろんこの形態には限定されない。例えば焼入れ工程Ｓ３に係る装置と矯正装置１０との間に、鉄系焼結体１が常温又はその付近まで自然冷却されるのに十分な大きさの距離を有する場合、特に温度調整室１２を設けることなく工程間搬送時の自然冷却で鉄系焼結体１の温度を１００度未満にしてもよい。
【００６０】
また、以上の説明では、矯正装置１０に、一対の金型１５ａ，１５ｂと接する加熱部１６ａ，１６ｂを設けて、この加熱部１６ａ，１６ｂの発熱により一対の金型１５ａ，１５ｂを加熱して、鉄系焼結体１の温度よりも高温にした場合を例示したが、もちろんこれ以外の加熱形態も採用可能である。例えば矯正装置１０を覆うケーシング内の雰囲気を加熱することにより、一対の金型１５ａ，１５ｂを所定の温度に加熱してもよい。
【００６１】
また、焼入れ以外の熱処理工程（例えば焼き戻し工程Ｓ５）を施すに際し、以上の説明では、矯正装置１０で焼き戻し工程Ｓ５の加熱処理を実施し、矯正装置１０に隣接する冷却装置１３で焼き戻し工程Ｓ５の冷却処理を実施した場合を例示したが、もちろんこれ以外の形態をとることも可能である。例えば図３に示す矯正装置１０の冷却部１９ａ，１９ｂを利用して、一対の金型１５ａ，１５ｂを冷却し、これにより焼き戻し工程Ｓ５の冷却処理を矯正装置１０内で実施してもよい。
【実施例１】
【００６２】
以下、本発明に係る矯正効果を立証するための実験結果について説明する。
【００６３】
≪試験片≫
本実施例では、中央に孔部を有する円盤状の鉄系焼結体を作製し、試験片として用いた。試験片の寸法は何れも、φ１００（外径）×φ３０（内径）×ｔ６（厚み寸法）とした。下記の表１に示す組成の鉄系粉末を原料粉末として、圧粉成形した後、仮焼結及び焼結焼入れ処理を施すことで、上記寸法の鉄系焼結体を作製した。
【表１】
2020117775.tif 000003
【００６４】
≪試験条件≫
試験装置には、図３に示す矯正装置１０を用いた。また、表２に示すように、試験片の温度と、拘束用金型の温度との組み合わせを複数種類（ここでは３種類）用意し、それぞれの場合における矯正前後での変形量を測定した。なお、ここでいう変形量とは、図５に示すように、薄板状の試験片１００の内径側端部１０１と定盤１０３とが接するように、試験片１００を載置した状態における外径側端部１０２と定盤１０３との隙間ｈの大きさをいうものとする。また、拘束時の加圧力は何れも８０ｔｏｎ、保持時間（拘束時の加圧力を付与し続けた時間）は何れも５分とした。
【表２】
2020117775.tif 000004
【００６５】
≪試験結果≫
矯正試験の結果を表２に示す。表２に示すように、試験片の温度を高温とし、金型の温度を低温とした場合（比較例４）、矯正効果は確認できなかった。また、試験片の温度を高温とし、かつ金型の温度も高温とした場合（比較例１〜３）、一定の矯正効果は認められたが、試験片の矯正前変形量が大きいほど矯正効果は小さかった。これに対して、試験片の温度を１００度未満とし、金型の温度を高温とした場合（実施例１〜５）、非常に優れた矯正効果が認められた。特に矯正前変形量が大きい場合（実施例１〜４）に極めて優れた矯正効果が認められた。以上より、本発明の有用性が立証された。
【符号の説明】
【００６６】
１      鉄系焼結体
１０    矯正装置
１１    搬送路
１２    温度調整室
１３    冷却装置
１５ａ，１５ｂ  金型
１６ａ，１６ｂ         加熱部
１６ａ１，１６ｂ１  加熱用プレート
１６ａ２，１６ｂ２  カートリッジヒータ
１７ａ  固定型
１７ｂ  可動型
１８ａ，１８ｂ  断熱部
１９ａ，１９ｂ  冷却部
１９ａ１，１９ｂ１  冷却用プレート
１９ａ２，１９ｂ２  冷水管
２０    制御部
１００  試験片
１０１  内径側端部
１０２  外径側端部
１０３  定盤
ｈ      隙間
Ｓ１    成形工程
Ｓ２    焼結工程
Ｓ３    焼入れ工程
Ｓ４    矯正工程
Ｓ５    焼き戻し工程
Ｓ６    仕上げ加工工程
Ｓ７    仮焼結工程
Ｓ８    焼結焼入れ工程
【図１】
2020117775.tif 000005
【図２】
2020117775.tif 000006
【図３】
2020117775.tif 000007
【図４】
2020117775.tif 000008
【図５】
2020117775.tif 000009