(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品外周と端面が交差する角部に外径方向及び軸方向に飛び出す側面を有する凸部が形成された焼結部品の製造方法であって、
前記製造方法は、成形工程、焼結工程とサイジング工程を含み、
前記成形工程における成形金型には、成形用ダイと成形用コア又は成形用パンチとの成形用金型分割位置が前記凸部の側面に設けられる様に設定した成形用ダイを用い、
前記成形用金型分割位置が、前記凸部側面上の前記角部から成形軸方向に伸びた直線状であり、
前記サイジング工程におけるサイジング金型には、前記成形用金型分割位置と異なる凸部側面上にサイジング金型分割位置が設けられるように設定したサイジング用ダイを用いた焼結部品の製造方法。
【請求項２】
前記サイジング工程において、前記成形用金型分割位置でのサイジング代が−０．０５〜０である請求項１に記載の焼結部品の製造方法。
【請求項３】
前記成形用金型分割位置は、凸部側面上の前記角部から軸方向に伸びた直線状である請求項２に記載の焼結部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結部品の製造法に関する。さらに詳しくは、金属粉末を成形、焼結した後、サイジングを行う焼結部品の製造方法に関するものであり、サイジング品の寸法精度を高める方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結部品の製法は、まず、鉄粉を成形用金型に形成された成形孔に導入し、成形用金型により粉末を押し固めることで成形品をつくる。その後、その成形品を焼結炉に導入して焼結することで焼結品が作られる。最近では、要求される寸法精度が高くなってきているため、その焼結品をサイジング用金型で再加圧することで寸法矯正を行うことが多い。
【０００３】
成形用金型には、ダイ、上パンチおよび下パンチが用いられる。製品に内径がある場合には、コアも用いられる。製品に鍔部、凸部または凹部がある場合は、上パンチまたは下パンチを増やし、その鍔部、凸部または凹部が第２、第３のパンチにより成形される。ところが、鍔部、凸部または凹部の先端面積が非常に小さい場合や鍔部、凸部または凹部の側面と端面の角部が局面である場合、成形用金型のコアの外径やダイの内径に段差を有する段付きコアや段付きダイを用いる場合がある（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、段付きコアを用いて内径に凸部を有する円筒圧粉体を成形する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８‐２７２７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
部品外周と部品端面が交差する角部に外径方向および軸方向に飛び出す側面を有する凸部を有する成形品を段付きコアや段付きダイで成形する場合には以下の点が問題になる。
【０００６】
一般的に段付きコアや段付きダイを用いて成形した場合、成形後に成形品を金型からダイ上方に抜き出す際に、段付き部で成形した部分に軸方向下向きの引張応力が発生する。その引張応力が、成形品の破壊強度以上になると、亀裂を生じる可能性がある。
【０００７】
この亀裂を防止するために、段付き部の側面をテーパ状にして、引張応力が発生することを防止する対策が行われる。しかし、製品の形状としてテーパ形状が許容されない場合、そのテーパを焼結後の加工により取り除く必要がある。
【０００８】
部品外周と部品端面が交差する角部に外径方向および軸方向に飛び出す側面を有する凸部を有する成形品の場合、その凸部を段付きダイで形成する場合、成形品外周や凸部側面にテーパ形状が形成されることになり、そのテーパを焼結後の加工により取り除く必要がある。
【０００９】
部品外周と部品端面が交差する角部に外径方向および軸方向に飛び出す側面を有する凸部を有する成形体において、その凸部を段付きダイで形成しない場合、その外径方向および軸方向に飛び出す側面上において、部品外周よりも外径にあたる部分はダイで形成し、部品外周よりも内径側にあたる部分はコアまたは下パンチにより形成することになる。そのダイとコアまたはダイとパンチの嵌め合い部分を金型分割位置と呼ぶ。各金型は相対移動するため、その嵌め合い部分にはある程度のクリアランスが設けられている。金型分割位置においても、金型間のクリアランスがある。そのクリアランスに粉末が入り込み、成形時にバリとして金型分割筋が成形品に形成される可能性がある。この場合も、製品の形状として金型分割筋が許容されない場合、その金型分割筋を焼結後の加工により取り除く必要がある。
【００１０】
本発明は、上記のような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品外周と部品端面が交差する角部に外径方向および軸方向に飛び出す側面を有する凸部を有する製品において、焼結後の加工によるテーパ形状の除去や、金型分割筋の除去をすることのない製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、この発明においては、
部品外周と端面が交差する角部に外径方向及び軸方向に飛び出す側面を有する凸部が形成された焼結部品の製造方法であって、
前記製造方法は、成形工程、焼結工程とサイジング工程を含み、
前記成形工程における成形金型には、成形用ダイと成形用コア又は成形用パンチとの成形用金型分割位置が前記凸部の側面に設けられる様に設定した成形用ダイを用い、
前記成形用金型分割位置が、前記凸部側面上の前記角部から成形軸方向に伸びた直線状であり、
前記サイジング工程におけるサイジング金型には、前記成形用金型分割位置と異なる凸部側面上にサイジング金型分割位置が設けられるように設定したサイジング用ダイを用いた焼結部品の製造方法とした。
【００１２】
前記サイジング工程において、前記成形用金型分割位置でのサイジング代を−０．０５〜０とすると好ましい。金型分割位置でのサイジング代を−０．０５〜０とすることで、金型分割筋の除去を効果的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の成形用金型には、成形用ダイと成形用コア又は成形用ダイと成形用パンチの成形用金型分割位置を前記凸部の側面に設けた成形金型を用いているため、成形品外周と成形品外周よりも外径方向にある凸部の一部が成形用ダイによって形成される。外周にテーパは付与されることが無いため、成形後のテーパ形状の除去が不要となる。
【００１４】
サイジング工程においては、成形用金型分割位置と異なる凸部側面上にサイジング金型分割位置を設けたサイジング用金型を用いている。そのため、成形用金型分割位置に形成された金型分割筋にサイジング用金型が接触し、その金型分割筋がサイジング金型により形状を矯正され、またはその金型分割筋が除去される。そのため、サイジング後の金型分割筋の除去が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の成形用金型の一例の概要を示す断面図
【図２】（ａ）本発明の成形用金型で成形した成形品の上面からの斜視、（ｂ）本発明の成形用金型で成形した成形品の下面からの斜視
【図３】本発明の成形金型を図３（ａ）のＸ−Ｘ断面で切断した斜視図
【図４】本発明のサイジング用金型の一例の概要を示す断面図
【図５】（ａ）本発明のサイジング用金型で加工したサイジング品の上面からの斜視図、（ｂ）本発明のサイジング用金型で加工したサイジング品の下面からの斜視図
【図６】本発明の成形金型を図５（ａ）のＹ−Ｙ断面で切断した斜視図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
本発明の焼結部品の製造方法は、成形用金型により成形品を成形後、焼結炉により焼結することで焼結品を製造し、その後焼結品をサイジング金型によりサイジングを行うものである。対象の焼結部品は、自動車部品用のセンサーリングである。以下、成形工程、焼結工程およびサイジング工程について説明する。
【００１７】
［成形工程］
図１に示す成形用金型は、成形用ダイ１と、成形用上パンチ２と、その成形用上パンチ２に対向させた成形用下パンチ３と、成形用コア４を組み合わせて構成されている。成形用ダイ１は成形用プレス機のダイプレート（図示せず）に支持される。成形用上パンチ２は、成形用プレス機の上ラムに駆動される上パンチプレート（図示せず）に成形用下パンチ３は、ベースプレート（図示せず）にそれぞれ支持される。成形用コア４は、成形用プレス機の下ラムに駆動されるヨークプレート（図示せず）に連結される。
【００１８】
焼結部品の原料粉は、組成が２．０Ｃｕ−０．８Ｃ−残Ｆｅの鉄粉が用いられる。原料粉は成形用金型に形成されたキャビティに導入され、成形用ダイ１、成形用上パンチ２、成形用下パンチ３および成形用コア４により加圧されて密度が約６．８ｇ／ｃｍ３の成形品５が形成される。図２（ｂ）に示す成形品５の成形品外周面６、凸部外周面７と金型分割位置１２よりも外径側の凸部側面１４は成形用ダイ１により成形される。成形品の端面９、内周面１０、凸部内周面１１と金型分割位置１２よりも内径側の凸部側面１３は段差を有する成形用コア４により成形される。成形品の凸部端面８は成形用下パンチ３により成形される。
【００１９】
成形後に成形品を金型からダイ上方に抜き出す場合、成形品５と成形用ダイ１との間の摩擦により成形品５に対し下向きの引張応力が発生する。ところが、成形品５の端面９と凸部端面８は成形用コア４と成形用下パンチ３により支持されているため、成形品５に亀裂が発生しない。そのため、本発明では、成形品抜き出し用のテーパを成形用金型に形成する必要がなく、テーパを形成した場合に成形品５に形成されるテーパ形状を成形後に除去する必要がない。
【００２０】
成形品５に形成されている凸部内周面１１と成形品内周面１０の径方向の距離が大きい場合は、成形品５の端面９を成形用下パンチ３と異なる第２の成形用下パンチを用いて成形することも可能である。成形品５に形成されている凸部内周面１２と成形品内周面１１が一致している場合は、成形コア４の段差は不要であり、成形品５の端面９は第２の下パンチにより形成される。
【００２１】
［焼結工程］
成形品５は、焼結炉に導入され、１１００度〜１２００度で焼結される。
【００２２】
［サイジング工程］
図４に示すサイジング用金型はサイジング用段付きダイ１０１と、サイジング用上パンチ１０２と、そのサイジング用上パンチ１０２に対向させたサイジング用下パンチ１０３と、サイジング用段付きコア１０４を組み合わせて構成されている。各金型は上記成形用金型と同様にサイジング用プレス機にそれぞれ連結される。
【００２３】
焼結品はサイジング金型に形成されたサイジング孔に導入され、サイジング用ダイ１０１、サイジング用上パンチ１０２、サイジング用下パンチ１０３およびサイジング用コアにより加圧されてサイジングが行われる。図５（ｂ）に示すサイジング品１０５のサイジング品外周面１０６、凸部外周面１０７、凸部側面１１２およびサイジング品端面１０９は段差を有するサイジング用ダイ１０１により加工される。サイジング品端面１０９は、外周面１０６に対応するサイジング品１０５の端面であり、凸部と凸部の間のサイジング品の端面である。サイジング品の内周面１１０、凸部内周面１１１とサイジング品端面１１３は段差を有するサイジング用コア１０４により加工される。サイジング品端面１１３は、凸部の内径側にあるサイジング品の端面である。凸部端面１１３はサイジング用下パンチ１０３により成形される。
【００２４】
サイジング金型には、焼結品の寸法矯正のためサインジング代が設定されており、サイジング金型はサイジング代の分だけ焼結品よりもサイジング用ダイ１０１であれば小さくそしてサイジング用コア１０４であれば大きく作られている。サイジング代は、焼結品を圧縮する方向つまりサイジング用ダイが焼結体よりも小さく、コアが焼結体よりも大きい場合の値を正とする。サイジング用ダイまたはコアと焼結品にクリアランスがある場合は、サイジング代の値は負とした。一般に寸法矯正が不要な部位には、サイジング代を付与しないか、クリアランスが設けられている。
【００２５】
成形金型の金型分割位置１２には金型の隙間があるため、その隙間に鉄粉が入り込み、成形体５には金型分割筋として小さな突起が形成される。焼結後もその金型分割筋は除去されずに残るため、焼結品には高さが約０．１ｍｍの金型分割筋が形成される。本発明のサイジングでは、金型分割位置１２上をサイジング用ダイ１０５が摺動し、金型分割筋をサイジングすることにより、金型分割筋を加工除去することができる。金型分割位置１２におけるサイジング代を−０．０５ｍｍ〜０ｍｍとすることで、サイジング後の金型分割筋の高さが０．０３ｍｍ以下となった。
サイジング代が−０．０５ｍｍ以上であると金型分割筋が約０．１ｍｍであるため、効果的に金型分割筋の除去がなされる。サイジング代が０ｍｍ以下であると焼結品に不要な応力を加えることなく金型分割筋を除去することができる。
【００２６】
サイジング品端面１１２全体をサイジング用ダイでサイジングすると、サイジング品端面１１２全体が均一にサイジングされるため筋等ができずに好ましい。また、サイジング金型同士の組みつけが容易となる等の利点もある。
【００２７】
サイジング品１０５に形成されている凸部内周面１１１とサイジング品内周面１１０の径方向の距離が大きい場合または凸部内周面１１１とサイジング品内周面１１０が一致している場合は、サイジング用コアに段差を付けず、サイジング品１０５の端面１０９をサイジング用下パンチ１０３と異なる第２のサイジング用下パンチを用いてサイジングすることも可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１  成形用ダイ
２  成形用上パンチ
３  成形用下パンチ
４  成形用段付きコア
５  成形品
６  成形品外周面
７  成形品凸部外周面
８  成形品凸部端面
９  成形品端面
１０  成形品内周面
１１  成形品凸部内周面
１２  金型分割位置
１３  金型分割位置８よりも内径側の凸部側面
１４  金型分割位置８よりも外径側の凸部側面
１０１  サイジング用ダイ
１０２  サイジング用上パンチ
１０３  サイジング用下パンチ
１０４  サイジング用コア
１０５  サイジング品
１０６  サイジング品外周面
１０７  サイジング品凸部外周面
１０８  サイジング品凸部側面
１０９  サイジング品外周面１０６に対応するサイジング品端面
１１０  サイジング品内周面
１１１  サイジング品凸部内周面
１１２  サイジング品凸部端面
１１３  サイジング品凸部内周面１１１に対応するサイジング品端面
【図１】
0005418942.tif 000002
【図２】
0005418942.tif 000003
【図３】
0005418942.tif 000004
【図４】
0005418942.tif 000005
【図５】
0005418942.tif 000006
【図６】
0005418942.tif 000007