(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
型孔を有する外型と、前記型孔内に挿入される下パンチおよび上パンチによって構成されるキャビティ内で原料粉末を圧縮することにより、上端面から側面にわたって空所を有する圧粉体を形成する圧粉体の成形方法において、前記上パンチに、前記空所を形成する空所形成用パンチを下方へ向けて突出して設け、前記型孔の内周上縁の前記空所形成用パンチが通過する部分に、前記空所形成用パンチにより前記空所を成形したときに原料粉末が押し出されて収容される凹所を設けたことを特徴とする圧粉体の成形方法。
【請求項２】
前記空所形成用パンチを前記原料粉末中に挿入する際に、前記上パンチを原料粉末の上面に接触させておくことを特徴とする請求項１に記載の圧粉体の成形方法。
【請求項３】
前記キャビティ内に原料粉末を充填する際には、前記凹所を閉塞部材で閉塞しておき、前記空所形成用パンチを原料粉末中に挿入する際には、閉塞部材を除去して凹所を空けておくことを特徴とする請求項１または２に記載の圧粉体の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末冶金等の分野において、例えば、圧縮面である上端面から側面にわたって段状の溝等の空所を有するような形状の圧粉体を成形する方法に係り、特にその圧粉体の密度の均一化を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮方向の寸法が一定ではない複雑な形状の圧粉体を、密度が均一になるよう成形する場合には、寸法の異なる部分ごとに圧縮比が等しくなるよう制御することが要求される。例えば特公昭６３−６３３１３号公報には、キャビティの上部に対し水平方向に進退する摺動片と、下パンチとの動作の組み合わせにより、キャビティ内に充填した原料粉末を部分的に移動させて各部の圧縮方向の寸法を圧縮比が等しくなるよう調整した後、原料粉末を圧縮する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記成形方法では、圧縮方向の寸法が異なる部分ごとにパンチを具備させる必要がないといった利点がある。しかしながら、形状が複雑になればなるほど、それに応じて摺動片の数や摺動片の動作の回数が多くなり、その制御が複雑になるといった不具合が生じる。また、例えば、円柱状で、その上端縁の一部に小さな段状の溝を有する等、原形（円柱）に対して僅かに空所が形成されたような形状の圧粉体を成形する場合には、その空所から水平方向に延在する原料粉末を移動させることになる。このため、原料粉末の移動量がきわめて多くなり、その形状を高精度に調整することが難しく、よって上記方法の適用は困難であった。
【０００４】
したがって本発明は、特に、圧縮面である上端面から側面にわたって段状の溝等の空所を有するような形状の圧粉体を成形するにあたり、きわめて容易な方法で全体の密度が十分に均一化される圧粉体の成形方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、型孔を有する外型と、前記型孔内に挿入される下パンチおよび上パンチによって構成されるキャビティ内で原料粉末を圧縮することにより、上端面から側面にわたって空所を有する圧粉体を形成する圧粉体の成形方法において、前記上パンチに、前記空所を形成する空所形成用パンチを下方へ向けて突出して設け、前記型孔の内周上縁の前記空所形成用パンチが通過する部分に、前記空所形成用パンチにより前記空所を成形したときに原料粉末が押し出されて収容される凹所を設けたことを特徴としている。
【０００６】
本発明によれば、まず、空所形成用パンチをキャビティ内の原料粉末中に挿入すると、凹所に隣接する部分の原料粉末が圧縮され、その一部が凹所に流動してキャビティから排除される。このため、空所形成用パンチの下方部分に存する原料粉末の密度は他の部分と同等か、もしくはそれよりも若干高い程度となる。次いで、空所形成用パンチと上下のパンチとにより原料粉末を圧縮し、この後、型抜きして圧粉体を得る。この圧粉体は、空所形成用パンチで圧縮された空所の下方部分が、圧縮方向の寸法が小さい肉薄部、上パンチで圧縮された他の部分が、圧縮方向の寸法が大きい肉厚部となる。
【０００７】
本方法では、空所形成用パンチを原料粉末中に挿入しても、上記のように原料粉末が凹所に排除されることから、肉薄部となる部分の原料粉末の密度が肉厚部となる部分の原料粉末の密度と同等か、もしくはそれよりも若干高い程度に抑えられる。したがって、肉薄部と肉厚部の圧縮比を等しくするための制御、すなわち空所形成用パンチの圧力と上パンチの圧力の設定が行いやすくなり、その結果、圧粉体全体の密度の均一化を十分に図ることができる。また、原料粉末を圧縮する前に、全体の圧縮比が等しくなるよう原料粉末の充填形状を調整する必要がなく、その調整を空所形成用パンチの挿入による原料粉末の一部排除といった操作で行うため、きわめて容易な方法で圧粉体全体の密度を均一化させることができる。さらに、肉薄部となる部分の原料粉末の密度が過度に高くならないので、空所形成用パンチの変形や折損、あるいはそれに伴う外型のかじり等の不具合の発生が防止される。
【０００８】
上記方法にあっては、空所形成用パンチを原料粉末中に挿入する際に、上パンチを原料粉末の上面に接触させておくことを好ましい形態としている。この形態を採ることにより、空所形成用パンチからみて凹所とは反対側の内部方向への原料粉末の流動が抑えられ、上パンチが原料粉末の上面に接触していない場合に比べると原料粉末は凹所へ排除されやすくなる。したがって、上記肉薄部となる部分の原料粉末の密度の上昇をさらに抑えることができ、本発明の効果が得やすくなる。
【０００９】
また、上記方法にあっては、キャビティ内に原料粉末を充填する際には、凹所を閉塞部材で閉塞しておき、空所形成用パンチを原料粉末中に挿入する際には、閉塞部材を除去して凹所を空けるようにしてもよい。この場合、空所形成用パンチを原料粉末中に挿入する際には凹所が空いていることにより、凹所への原料粉末の排除が抵抗なくスムーズに進行し、本発明の効果がより得やすくなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１（ａ）は本実施形態により成形する圧粉体１の斜視図、図１（ｂ）は平面図である。この圧粉体１は、軸心に貫通孔２を有する円柱状で、その上端周縁部の１８０度互いに離れた個所には、上端面３から外周面（側面）４にわたって軸方向に延びる段状の溝（空所）５が形成されている。この溝５の深さ方向は径方向に沿っており、その側方に面する底面５ａは外周面４と同心円状の周面に形成され、上方に面する底面５ｂは径方向に沿った平面に形成されている。また、溝５の幅は均一であり、その長さは圧粉体１の高さの約半分である。
【００１１】
次に、図２（ａ）〜（ｃ）を参照して上記圧粉体１を成形する金型装置を説明する。この金型装置は、平面視矩形状のダイプレート１０内に、圧粉体１の外周面４に応じた型孔１１ａを有する円盤状のダイ１１が装填された外型１２と、型孔１１ａ内に挿入されて圧粉体１の貫通孔２を形成するためのコアロッド１３と、型孔１１ａ内に上から挿入される上パンチ１４と、型孔１１ａ内に下から挿入される下パンチ１５と、圧粉体１の溝５を形成するための溝形成用パンチ（空所形成用パンチ）１６とを備えている。ダイ１１の内周上縁であって圧粉体１の２つの溝５に対応する個所には、溝状の凹所２０が設けられている。これら凹所２０は、溝５と同等もしくは若干広い幅を有し、その底面が型孔１１ａの下方に向かって傾斜するテーパ状に形成されている。そのテーパ角は、ダイ１１の上端面１１ｂから例えば約６０゜とされている。溝形成用パンチ１６は、凹所２０に隣接する状態で、型孔１１ａの内周面に摺動しながら型孔１１ａ内に挿入される。
【００１２】
次に、上記金型装置を用いて圧粉体１を成形する手順を説明する。
図２（ａ）に示すように、まず、ダイ１１の型孔１１ａ内に下パンチ１５を原料粉末充填位置まで挿入し、下パンチ１５とダイ１１とによりキャビティ２１を形成する。次いで、凹所２０内に十分充填されるまでキャビティ２１内に原料粉末Ｐを充填し、この後、ダイ１１の上端面１１ｂに沿って原料粉末Ｐを擦り切り、原料粉末Ｐの充填を完了する。
【００１３】
次いで、図２（ｂ）に示すように、溝形成用パンチ１６を、その下端が凹所２０を通過するまで、キャビティ２１内の原料粉末Ｐ中に挿入する。この挿入途中において、凹所２０に隣接する部分の原料粉末Ｐは圧縮され、その一部が凹所２０に流動してキャビティ２１から排除される。このため、溝形成用パンチ１６の下方部分に存する原料粉末Ｐの密度は他の部分と同等か、もしくはそれよりも若干高い程度となる。次いで、図２（ｃ）に示すように、溝形成用パンチ１６と、型孔１１ａ内に挿入した上パンチ１４および下パンチ１５とにより、原料粉末Ｐを圧縮比が等しくなる所定圧力で圧縮する。この後、上パンチ１４および溝形成用パンチ１６を型孔１１ａから抜き出し、下パンチ１５を上昇させてパンチアウトすることにより、溝形成用パンチ１６によって２つの溝５が形成された円柱状の圧粉体１を得る。
【００１４】
この圧粉体１は、溝５の下方部分が、圧縮方向の寸法が小さい肉薄部、上パンチ１４で圧縮された他の部分が、圧縮方向の寸法が大きい肉厚部となる。本方法では、溝形成用パンチ１６を原料粉末Ｐ中に挿入しても、原料粉末Ｐが凹所２０に排除されることから、肉薄部となる部分の原料粉末Ｐの密度が肉厚部となる部分の原料粉末Ｐの密度と同等か、もしくはそれよりも若干高い程度に抑えられる。したがって、肉薄部および肉厚部の圧縮比を等しくするための制御、すなわち溝形成用パンチ１６の圧力および上パンチ１４の圧力の設定が行いやすくなり、その結果、圧粉体１全体の密度の均一化を十分に図ることができる。また、原料粉末Ｐを圧縮する前に、全体の圧縮比が等しくなるよう原料粉末Ｐの充填形状を調整する必要がなく、その調整を溝形成用パンチ１６の挿入による原料粉末Ｐの一部排除といった操作で行うため、きわめて容易な方法で圧粉体１全体の密度を均一化させることができる。さらに、肉薄部となる部分の原料粉末Ｐの密度が過度に高くならないので、溝形成用パンチ１６の変形や折損、あるいはそれに伴うダイ１１のかじり等の不具合の発生が防止される。
【００１５】
なお、上記方法にあっては、溝形成用パンチ１６を原料粉末Ｐ中に挿入する際に、上パンチ１４を原料粉末Ｐの上面に接触させておいてもよい。これにより、溝形成用パンチ１６からみて凹所２０とは反対側の内部方向への原料粉末Ｐの流動が抑えられ、上パンチ１４が原料粉末Ｐの上面に接触していない場合に比べると原料粉末Ｐは凹所２０へ排除されやすくなる。したがって、肉薄部となる部分の原料粉末Ｐの密度の上昇をさらに抑えることができ、上記効果がより得やすくなる。
【００１６】
次に、図３および図４を参照して、上記ダイ１１に形成する凹所の形態が異なる本発明の他の実施形態を説明する。これら図において、図２と同一構成要素には同一の符合を付し、その説明を省略する。
本実施形態も図１に示した圧粉体１を成形するものであるが、上記一実施形態の凹所２０の代わりに、凹所３０が形成されている。これら凹所３０は、図３（ａ）および図４に示すように、ダイプレート１０およびダイ１１の上端面に直線状かつ均一幅の溝として形成されており、その幅は、溝５と同等もしくは若干広い幅に設定されている。そして、これら凹所３０には、駆動手段３１により、型孔１１ａに対して進退するスライド板（閉塞部材）３２が、凹所３０に沿って摺動可能に装備されている。これらスライド板３２の先端面は、圧粉体１の外周面４に倣うよう凹状円弧面に形成されている。
【００１７】
次に、上記金型装置を用いて圧粉体１を成形する手順を説明する。
図３（ａ）に示すように、まず、ダイ１１の型孔１１ａ内に下パンチ１５を原料粉末充填位置まで挿入して下パンチ１５とダイ１１とによりキャビティ２１を形成する。これとともに、先端面が型孔１１ａの内周面と面一となるまで各スライド板３２を進出させ、凹所３０の型孔１１ａ側を閉塞しておく。次いで、キャビティ２１内に原料粉末Ｐを十分に充填し、この後、ダイ１１およびスライド板３２の上端面に沿って原料粉末Ｐを擦り切り、原料粉末Ｐの充填を完了する。
【００１８】
次いで、図３（ｂ）に示すように、各スライド板３２を後退させて凹所３０の型孔１１ａ側を空け、この後、溝形成用パンチ１６を、その下端が凹所３０を通過するまで、キャビティ２１内の原料粉末Ｐ中に挿入する。この挿入途中において、上記一実施形態と同様に、凹所３０に隣接する部分の原料粉末Ｐは圧縮され、その一部が凹所３０に流動してキャビティ２１から排除され、もって、溝形成用パンチ１６の下方部分に存する原料粉末Ｐの密度は他の部分と同等か、もしくはそれよりも若干高い程度となる。次いで、図３（ｃ）に示すように、溝形成用パンチ１６と、型孔１１ａ内に挿入した上パンチ１４および下パンチ１５とにより、原料粉末Ｐを圧縮比が等しくなる所定圧力で圧縮する。この後、上パンチ１４および溝形成用パンチ１６を型孔１１ａから抜き出し、下パンチ１５を上昇させてパンチアウトすることにより、溝形成用パンチ１６によって２つの溝５が形成された円柱状の圧粉体１を得る。
【００１９】
この実施形態では、溝形成用パンチ１６を原料粉末Ｐ中に挿入する際には凹所３０が空いているので、凹所３０への原料粉末Ｐの排除が抵抗なくスムーズに進行し、その結果、圧粉体１の密度均一化の作用効果がより得やすくなる。
【００２０】
なお、上記各実施形態は、図１に示した圧粉体１を成形する方法であるが、本発明はもちろんこれに限定されず、圧縮面である上端面から側面にわたって空所を有する様々な形状の圧粉体に適用可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、原料粉末の圧縮比を等しくする調整を、空所形成用パンチの挿入による原料粉末の一部排除といった操作で行うため、きわめて容易な方法で圧粉体全体の密度を均一化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態および他の実施形態により成形される圧粉体であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図２】  本発明の一実施形態に係る成形工程を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に示す断面図である。
【図３】  本発明の他の実施形態に係る成形工程を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に示す断面図である。
【図４】  図３（ａ）の平面図である。
【符号の説明】
１…圧粉体、３…圧粉体の上端面、４…外周面（圧粉体の側面）、
５…溝（圧粉体の空所）、１１…ダイ、１１ａ…型孔、１２…外型、
１４…上パンチ、１５…下パンチ、
１６…溝形成用パンチ（空所形成用パンチ）、２０，３０…凹所、
２１…キャビティ、３２…スライド板（閉塞部材）、Ｐ…原料粉末。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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