(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、当該本体部の下方に形成された足部とを有する粉末成形体を加圧成形する粉末成形用金型であって、
金属粉末が充填される大孔部を有するダイと、
前記大孔部内の上方に昇降可能に配設された上パンチと、
前記大孔部内の下方に昇降可能に配設され、金属粉末が充填されるように前記大孔部に連通する小孔部を有する第１下パンチと、
前記小孔部の下方において当該小孔部に対して昇降可能に配設され、前記足部を成形するための第２下パンチと、を備え、
前記上パンチは、前記大孔部内に昇降可能に配設された上パンチ本体部と、この上パンチ本体部の下面から前記小孔部の上部開口に向けて突出しており、前記上パンチと前記第２下パンチとで前記小孔部内の固化していない金属粉末を加圧するときに当該金属粉末が前記大孔部内へ吹き上がるのを邪魔する突出部とを有し、
前記突出部の高さは、前記第１下パンチの上面により加圧成形された粉末成形体の端面から、前記上パンチ本体部の下面により加圧成形された粉末成形体の端面までの高さＨに対して、１／３Ｈ〜２／３Ｈの範囲に設定されていることを特徴とする粉末成形用金型。
【請求項２】
前記突出部の下面が、前記金属粉末を下方に加圧する加圧面とされている請求項１に記載の粉末成形用金型。
【請求項３】
前記加圧面とされた前記突出部の下面が、前記第１下パンチの上面に対向しないように形成されている請求項２に記載の粉末成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、足部を有する粉末成形体を成形する粉末成形用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
足部を有する粉末成形体を成形する金型として、ダイと複数の下パンチとによって形成された凹部に金属粉末を充填した状態で、前記凹部の上方から上パンチを下降させて金属粉末を加圧成形するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、従来の粉末成形用金型の側断面図であり、（ａ）は加圧直前の状態、（ｂ）は加圧途中の状態、（ｃ）は加圧後の状態を示している。この粉末成形用金型１００は、金属粉末が充填される大孔部１０１ａを有するダイ１０１と、前記大孔部１０１ａの上方に昇降可能に配設された上パンチ１０２と、前記大孔部１０１ａの下方に昇降可能に配設された第１下パンチ１０３と、この第１下パンチ１０３に形成された小孔部１０３ａの下方に昇降可能に配設された第２下パンチ１０４とを備えている。
【０００４】
前記粉末成形用金型１００により粉末成形体を加圧成形する際は、図５（ａ）に示すように、大孔部１０１ａ及び小孔部１０３ａに金属粉末が充填された状態で、上パンチ１０２を下降させて大孔部１０１ａの上方から金属粉末を加圧する。これにより、図５（ｃ）に示すように、金属粉末が上パンチ１０２の下面と第１下パンチ１０３の上面とによって加圧され、粉末成形体１１０の本体部１１０ａが成形される。また、第２下パンチ１０４が、第１下パンチ１０３に対して相対的に上方へ移動することにより、前記小径部１０３ａ内の金属粉末が加圧され、粉末成形体１１０の足部１１０ｂが成形される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２５８７０４号公報（図１３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の上記粉末成型用金型１００では、大孔部１０１ａ内に充填された金属粉末は、図５（ｂ）に示すように、上パンチ１０２の下面や各下パンチ１０３，１０４の上面に接する部分Ｃから順に固化していく。その固化途中において、第２下パンチ１０４が第１下パンチ１０３に対して相対的に上方へ移動する際に、前記小孔部１０３ａ内の固化していない金属粉末（図５（ｂ）で示される領域Ｅ内の金属粉末）が、その上部開口から大孔部１０１ａ内に吹き上がるように移動する。その結果、小孔部１０３ａ内の金属粉末の量が所定量より不足するため、足部１１０ｂの密度が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、粉末成形体の足部の密度が低下するのを防止することができる粉末成形用金型を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の粉末成形用金型は、本体部と、当該本体部の下方に形成された足部と有する粉末成形体を加圧成形する粉末成形用金型であって、金属粉末が充填される大孔部を有するダイと、前記大孔部内の上方に昇降可能に配設された上パンチと、前記大孔部内の下方に昇降可能に配設され、金属粉末が充填されるように前記大孔部に連通する小孔部を有する第１下パンチと、前記小孔部の下方において当該小孔部に対して昇降可能に配設され、前記足部を成形するための第２下パンチと、を備え、前記上パンチは、前記大孔部内に昇降可能に配設された上パンチ本体部と、この上パンチ本体部の下面から前記小孔部の上部開口に向けて突出しており、前記上パンチと前記第２下パンチとで前記小孔部内の固化していない金属粉末を加圧するときに当該金属粉末が前記大孔部内へ吹き上がるのを邪魔する突出部とを有し、前記突出部の高さは、前記第１下パンチの上面により加圧成形された粉末成形体の端面から、前記上パンチ本体部の下面により加圧成形された粉末成形体の端面までの高さＨに対して、１／３Ｈ〜２／３Ｈの範囲に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、上パンチは、上パンチ本体部の下面から小孔部の上部開口に向けて突出する突出部を有しているため、粉末成形体の加圧成形時に上パンチを大孔部内において下降させることにより、突出部を小孔部の上部開口に近接させることができる。これにより、第２下パンチが第１下パンチに対して上方へ移動する際に、小孔部内の固化していない金属粉末がその上部開口から大孔部内に吹き上がるのを突出部によって抑制することができる。その結果、粉末成形体の足部の密度が低下するのを防止することができる。
また、第２下パンチが第１下パンチに対して上方へ移動する際に、小孔部内の固化していない金属粉末がその上部開口から大孔部内に吹き上がるのを効果的に抑制することができる。その結果、粉末成形体の足部の密度が低下するのを防止することができる。
【００１０】
（２）前記粉末成形用金型は、前記突出部の下面が、前記金属粉末を下方に加圧する加圧面とされていることが好ましい。この場合、加圧面となる突出部の下面に金属粉末が固化し易くなり、これによって固化した金属粉末は、小孔部の上部開口にさらに近接することになる。したがって、小孔部内の固化していない金属粉末がその上部開口から大孔部内に吹き上がるのを、前記固化した金属粉末によって効果的に抑制することができ、粉末成形体の足部の密度が低下するのを防止することができる。
【００１１】
（３）前記粉末成形用金型は、前記加圧面とされた前記突出部の下面が、前記第１下パンチの上面に対向しないように形成されていることが好ましい。この場合、突出部の下面と、小孔部の上部開口の周辺における第１下パンチの上面とによって、金属粉末が加圧されるのを防止することができるので、小孔部の上部開口の周辺において粉末成形体の密度が高くなり過ぎるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第２下パンチが第１下パンチに対して上方へ移動する際に、小孔部内の固化していない金属粉末がその上部開口から大孔部側へ吹き上がるのを抑制することができ、粉末成形体の足部の密度が低下するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る粉末成形用金型の側断面図であり、（ａ）は加圧直前の状態、（ｂ）は加圧途中の状態、（ｃ）は加圧後の状態を示している。
【図２】粉末成形用金型により加圧成形された粉末成形体であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】上パンチの突出部の側断面図である。
【図４】粉末成形体の足部の密度を示す表である。
【図５】従来の粉末成形用金型の側断面図であり、（ａ）は加圧直前の状態、（ｂ）は加圧途中の状態、（ｃ）は加圧後の状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る粉末成形用金型の側断面図であり、（ａ）は加圧直前の状態、（ｂ）は加圧途中の状態、（ｃ）は加圧後の状態を示している。この粉末成形用金型１は、ダイ２と、上パンチ３と、第１下パンチ４と、第２下パンチ５とを備えており、図２（ａ）及び（ｂ）に示す粉末成形体Ｗを、所定の総加圧量（例えば、約１４ｔ）及び所定のプレススピード（例えば、１３個／ｍｉｎ）で加圧成形するのに用いられる。粉末成形体Ｗは、本体部Ｗ１と、当該本体部Ｗ１の下方に形成された足部Ｗ２とからなっている。
【００１６】
図１において、ダイ２は、円筒状に形成されており、金属粉末（例えば、４Ｎｉ−０．５Ｍｏ−１．５Ｃｕ−０．６Ｃ−残Ｆｅ）が充填される大孔部２ａを有している。また、ダイ２は、ダイプレート（図示省略）に支持されており、このダイプレートは、図示しないエアシリンダによりダイ２とともに昇降するようになっている。
【００１７】
第１下パンチ４は、ダイ２の大孔部２ａ内の下方に、図示しないエアシリンダにより昇降可能に配設されている。この第１下パンチ４は、円筒状に形成されており、金属粉末が充填される小孔部４ａを有している。この小孔部４ａは、その孔径が大孔部２ａの孔径よりも小さく形成されているとともに、上部開口４ａ１が大孔部２ａに連通している。第１下パンチ４の上面４ｂは、前記大孔部２ａに充填された金属粉末を上方に加圧する加圧面とされている。
【００１８】
第２下パンチ５は、円柱状に形成されており、第１下パンチ４の小孔部４ａの下方に配設されている。第２下パンチ５の下端は、位置固定されたベースプレート（図示省略）上に取り付けられており、第１下パンチ４が昇降することにより、第２下パンチ５が当該第１下パンチ４に対して相対的に昇降するようになっている。第２下パンチ５の上面５ａは、小孔部２ａに充填された金属粉末を上方に加圧する加圧面とされている。
【００１９】
上パンチ３は、ダイ２の大孔部２ａ内の上方に配設されており、図示しないエアシリンダにより昇降可能な上パンチ本体部３１と、この上パンチ本体部３１の下面３１ａから下方に突出する突出部３２とを有している。
【００２０】
上パンチ本体部３１は、円柱状に形成されており、その下面３１ａは前記大孔部２ａに充填された金属粉末を下方に加圧する加圧面とされている。この下面３１ａと第１下パンチ４の上面４ｂとによって金属粉末を加圧することにより、粉末成形体Ｗの本体部Ｗ１が成形されるようになっている。
【００２１】
突出部３２は、上パンチ本体部３１の下面３１ａの中心部から前記小孔部４ａの上部開口４ａ１に向けて突出している。図３は、突出部３２の拡大側断面図である。突出部３２は、下方に向かって漸次縮径するように截頭円錐体状に形成されており、その側面と上パンチ本体部３１の下面３１ａとの角度θは、例えば１００〜１０５度の間（本実施形態では１０５度）の鈍角に設定されている。これにより、加圧成形後に上パンチ３を上昇させる際に、突出部３２を粉末成形体Ｗから容易に抜き取ることができる。
【００２２】
突出部３２の下面３２ａは、第２下パンチ５の上面５ａと対向するように水平に形成されており、小孔部４ａに充填された金属粉末を下方に加圧する加圧面とされている。この下面３２ａと第２下パンチ５の上面５ａとによって金属粉末を加圧することにより、粉末成形体Ｗの足部Ｗ２が成形されるようになっている。
【００２３】
突出部３２の下面３２ａの直径ｄは、第１下パンチ４の上面４ｂに対向しないように、小孔部４ａの孔径Ｄ（図１（ａ）参照）以下の長さ（好ましくは孔径Ｄよりも若干短い長さ）に形成されている。本実施の形態では、前記孔径Ｄは約３．０ｍｍ、前記直径ｄは約２．７ｍｍに設定されている。
【００２４】
図３において、突出部３２の高さｈは、第１下パンチ４の上面４ｂにより加圧成形された本体部Ｗ１の下面（端面）から、上パンチ本体部３１の下面３１ａにより加圧成形された本体部Ｗ１の上面（端面）までの高さＨ（図２（ｂ）参照）に対して、１／３Ｈ〜２／３Ｈの範囲に設定されている。本実施の形態では、前記高さＨは５ｍｍ、前記高さｈは２．５ｍｍに設定されている。
【００２５】
次に前述した粉末成形用金型１により粉末成形体Ｗを加圧成形する方法について説明する。まず、ダイ２及び第１下パンチ４をエアリンダにより所定の位置まで上昇させ、上パンチ３が上方に退避した状態で、ダイ２の大孔部２ａ及び第１下パンチ４の小孔部４ａに金属粉末を充填させる。次いで、上パンチ３を下降させ、図１（ａ）に示すように、上パンチ本体部３１の下面３１ａにより大孔部２ａの上部開口を閉鎖する。
【００２６】
この状態から、さらに上パンチ３を下降させると、図１（ｂ）に示すように、これに連動してダイ２及び第１下パンチ４が徐々に下降する。その際、ダイ２及び第１下パンチ４の下降量は上パンチ３の下降量よりも少ないため、大孔部２ａ内の金属粉末は、上パンチ本体部３１の下面３１ａと第１下パンチ４の上面４ｂとの間で加圧され、小孔部４ａ内の金属粉末は、突出部３２の下面３２ａと第２下パンチ５の上面５ａとによって加圧される。
【００２７】
そうすると、大孔部２ａ内及び小孔部４ａ内の金属粉末は、図１（ｂ）に示すように、加圧面となる前記下面３１ａ，３２ａ及び前記上面４ｂ，５ａに接する部分Ａから順に固化していく。その際、第１下パンチ４の下降により第２下パンチ５が相対的に小孔部４ａ内を上昇するため、これに伴って小孔部４ａ内の固化していない金属粉末（図１（ｂ）で示される領域Ｂ内の金属粉末）が、その上部開口４ａ１側へ押し上げられる。しかし、突出部３２の下面３２ａが小孔部４ａの上部開口４ａ１に近接しているため、前記領域Ｂ内の金属粉末は、突出部３２に邪魔されることにより、大孔部２ａ内への吹き上がりが抑制される。
【００２８】
上パンチ３を、図１（ｂ）の状態からさらに下降させると、大孔部２ａ内及び小孔部４ａ内のすべての金属粉末が加圧されて固化し、図１（ｃ）に示すように、粉末成形体Ｗが成型される。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態に係る粉末成形用金型１によれば、上パンチ３は、上パンチ本体部３１の下面３１ａから小孔部４ａの上部開口４ａ１に向けて突出する突出部３２を有しているため、粉末成形体Ｗの加圧成形時に上パンチ３を大孔部２ａにおいて下降させることにより、突出部３２を小孔部４ａの上部開口４ａ１に近接させることができる。これにより、第２下パンチ５が小孔部４ａに対して上昇する際に、小孔部４ａ内の固化していない金属粉末がその上部開口４ａ１から大孔部２ａ内に吹き上がるのを突出部３２によって抑制することができる。その結果、粉末成形体Ｗの足部Ｗ２の密度が低下するのを防止することができる。
【００３０】
図４は、上記実施形態に係る粉末成形用金型において、上パンチの形状を変更した場合の粉末成形体の足部の密度を示す表である。図４に示すように、上パンチが突出部を有しない場合、前記足部の密度は６．５〜６．６ｇ／ｃｍ３となっている。これに対して、上パンチが突出部を有する場合は、前記足部の密度は７．１ｇ／ｃｍ３以上となり、突出部を有しない場合よりも足密度が高くなっているのが分かる。
【００３１】
また、突出部３２の下面３２ａが、金属粉末を下方に加圧する加圧面とされているため、加圧面となる前記下面３２ａに金属粉末が固化し易くなり、これによって固化した金属粉末（前記部分Ａの一部）は、小孔部４ａの上部開口４ａ１にさらに近接することになる。したがって、小孔部４ａ内の固化していない金属粉末がその上部開口４ａ１から大孔部２ａ内に吹き上がるのを、前記固化した金属粉末によって効果的に抑制することができ、粉末成形体Ｗの足部Ｗ２の密度が低下するのを防止することができる。
【００３２】
また、加圧面とされた突出部３２の下面３２ａが、第１下パンチ４の上面４ｂに対向しないように形成されているため、突出部３２の下面３２ａと、小孔部４ａの上部開口４ａ１の周辺における前記上面４ｂとによって、金属粉末が加圧されるのを防止することができる。これにより、小孔部４ａの上部開口４ａ１の周辺において粉末成形体Ｗの本体部Ｗ１の密度が高くなり過ぎるのを防止することができる。
【００３３】
また、突出部３２の高さｈは、第１下パンチ４の上面４ｂにより加圧成形された本体部Ｗ１の下面（端面）から、上パンチ本体部３１の下面３１ａにより加圧成形された本体部Ｗ１の上面（端面）までの高さＨに対して、１／３Ｈ〜２／３Ｈの範囲に設定されているため、第２下パンチ５が小孔部４ａに対して上昇する際に、小孔部４ａ内の固化していない金属粉末がその上部開口４ａ１から大孔部２ａ内に吹き上がるのを突出部３２によって効果的に抑制することができる。その結果、粉末成形体Ｗの足部Ｗ２の密度が低下するのを防止することができる。
【００３４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３５】
例えば、前述した実施の形態では、突出部を截頭円錐体状に形成しているが、上パンチ本体部の下面から小孔部の上部開口に向けて突出していれば、円柱状や角柱状など、任意の形状に形成することができる。また、突出部の下面を水平に形成しているが、凹状や凸状、又は凹凸状に形成することもできる。
【００３６】
さらに、前述した実施の形態では、粉末成形用金型の下パンチは、第１下パンチと第２下パンチとに分割されているが、３つ以上に分割されていてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１      粉末成形用金型
２      ダイ
２ａ    大孔部
３      上パンチ
４      第１下パンチ
４ａ    小孔部
４ａ１  上部開口
５      第２下パンチ
３１      上パンチ本体部
３２      突出部
Ｗ      粉末成形体
Ｗ２    足部
【図１】
0005626894.tif 000002
【図２】
0005626894.tif 000003
【図３】
0005626894.tif 000004
【図４】
0005626894.tif 000005
【図５】
0005626894.tif 000006