(57)【要約】【課題】焼結部品の内周面や外周面に生産性とコストに優れる塑性加工法で部品に亀裂を生じさせずに凸部を形成することを可能ならしめる焼結部品のサイジング方法を提供することを課題としている。【解決手段】軸穴２の穴縁に沿って焼結部品１の端面１ａに予め軸方向の盛り上がり部４を設けておき、側面４ａを凹形側面となしたその盛り上がり部４を、焼結部品を矯正するサイジング工程において上パンチで加圧し、サイジング金型に形成した逃がし部の形状に塑性変形させて焼結部品１の例えば内周面の一端に、油溜まり用のダムとなる径方向の凸部３などを形成するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結部品に凹形側面を有する盛り上がり部を設け、その盛り上がり部を塑性変形させて前記凹形側面から離反する方向に突出した凸部を焼結部品に形成する焼結部品のサイジング方法。
【請求項２】
サイジング金型を用いて焼結部品を矯正するサイジング方法であって、前記焼結部品に凹形側面を有する盛り上がり部を設け、さらに、前記サイジング金型の所望箇所に逃がし部を設け、焼結部品の前記盛り上がり部をサイジング時に加圧して塑性変形させ、塑性変形した部分を前記逃がし部に逃がして焼結部品に前記凹形側面から離反する方向に突出した凸部を形成する焼結部品のサイジング方法。
【請求項３】
外周側に凹形側面を有する軸方向の盛り上がり部を軸穴の開口部周縁に設けた焼結部品を、ダイ、上パンチ、下パンチ及び先端外周に逃がし部を設けたコアを備える金型を用いてサイジング加工し、このサイジング加工時に前記コアを焼結部品の軸穴に挿入し、前記盛り上がり部をパンチで加圧して塑性変形させ、塑性変形した部分を前記逃がし部に逃がして焼結部品に前記軸穴の中心側に突出した凸部を形成する焼結部品のサイジング方法。
【請求項４】
請求項２に記載の焼結部品のサイジング方法に用いるサイジング金型であって、ダイ、上パンチ、下パンチ及びコアを有し、前記ダイ、上パンチ、下パンチ又はコアに焼結部品の一部を逃がすための逃がし部を設けたサイジング金型。
【請求項５】
コアの先端外周部に前記逃がし部を設けた請求項４に記載のサイジング金型。
【請求項６】
焼結後に部品に設けられた盛り上がり部を塑性変形させて形成される凸部を有しており、その凸部が表面に金型成形肌を残している焼結部品。
【請求項７】
軸穴の内周面の一端に軸穴の中心側に向けて突出する環状の堰を有する焼結部品であって、前記堰が部品の一部分を屈曲変形させて形成され、堰の表面に金型成形肌を残していることを特徴とする焼結部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、焼結部品の内周面や外周面に塑性加工法で径方向の突出部を健全に形成することを可能にした焼結部品のサイジング方法とその方法を実施するときに用いるサイジング金型と、これらを用いて製造される焼結部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車の動力伝達系などに使用される焼結部品の中に、図４に示すようなものがある。その焼結部品１は、中心部に軸穴２を有しており、その軸穴２の一端部に軸穴の中心側に向けて突出した環状の凸部３を設けている。ダムと称されるその凸部３は軸穴２とその穴に挿入した軸（図示せず）との間に油溜まりを形成し、軸穴と軸との間に流入した油をせき止めて保持する。
【０００３】
この凸部３は、油溜まりを形成する目的で設けるので、高さ（半径方向寸法）ｈを少なくとも０．５ｍｍ程度は確保する必要がある。そのような高さをもつ凸部３の形成方法として下記（１）〜（３）の方法が考えられ、従来はサイジング加工を実施した後に（１）の切削加工法で突出部を形成する方法を採っていた。
【０００４】
（１）軸穴を切削加工し、内径面の一部を切り残してダムとなる突出部を形成する。
（２）プレス加工によって材料の一部を屈曲変形させ、その変形した部分を成形してダムとなる突出部を形成する。
（３）熱間鍛造や冷間鍛造などの鍛造加工法でダムとなる突出部を形成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
焼結部品をサイジングするときにダムとなる突出部を上記の（２）の方法で部品に亀裂を生じさせずに形成することができれば、切削加工を省いてダムの付いた焼結部品を量産性よく安価に製造することができる。
【０００６】
ところが、（２）の方法は、伸び（展延性）の良くない焼結合金を使用する場合には特に、部品の一部に無理な引っ張り応力が加わって亀裂が発生し易く、製品の信頼性確保、製造時の歩留り向上の要求に応えるのが難しい。
【０００７】
また、（３）の方法は製品に亀裂を生じさせずにダムとなる突出部を形成することができるが、鍛造加工のための特殊な設備や伸びの良い材料を必要とし、汎用部品に適用するのは現実的でない。
【０００８】
このような理由から、従来はサイジング加工を実施した後に（１）の方法でダムとなる突出部を形成していたが、（１）の方法では、切削加工を行うので加工費が高くつく。
【０００９】
この発明は、焼結部品の内周面や外周面に生産性とコストに優れる塑性加工法で部品に亀裂を生じさせずに径方向の突出部を形成することを可能ならしめる焼結部品のサイジング方法と、その方法を実施するときに用いるサイジング金型と、これらを用いて製造される焼結部品を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、この発明においては、下記１）〜３）の方法を提供する。
１）焼結部品に凹形側面を有する盛り上がり部を設け、その盛り上がり部を塑性変形させて前記凹形側面から離反する方向に突出した凸部を焼結部品に形成する焼結部品のサイジング方法。
２）サイジング金型を用いて焼結部品を矯正するサイジング方法であって、前記焼結部品に凹形側面を有する盛り上がり部を設け、さらに、前記サイジング金型の所望箇所に逃がし部を設け、焼結部品の前記盛り上がり部をサイジング時に加圧して塑性変形させ、塑性変形した部分を前記逃がし部に逃がして焼結部品に前記凹形側面から離反する方向に突出した凸部を形成する焼結部品のサイジング方法。
３）外周側に凹形側面を有する軸方向の盛り上がり部を軸穴の開口部周縁に設けた焼結部品を、ダイ、上パンチ、下パンチ及び先端外周に逃がし部を設けたコアを備える金型を用いてサイジング加工し、このサイジング加工時に前記コアを焼結部品の軸穴に挿入し、前記盛り上がり部をパンチで加圧して塑性変形させ、塑性変形した部分を前記逃がし部に逃がして焼結部品に前記軸穴の中心側に突出した凸部を形成する焼結部品のサイジング方法。
【００１１】
なお、この発明では、盛り上がり部の上端と下端を直線で結んだときにその直線よりも内側に入り込んだ側面を凹形側面と言う。その凹形側面は、滑らかな凹形曲面が好ましい。この凹形曲面は、曲率の一定したＲ面でもよいし、曲率が徐々に変化する面であってもよい。また、盛り上がり部の高さとこの盛り上がり部の頂部の幅はそれぞれ２．０ｍｍ以上確保するのがよい。
【００１２】
この発明のサイジング方法を実施するときには、焼結部品の外形部を矯正するダイと、焼結部品を受け支える下パンチと、この下パンチに対向させる上パンチとを備えたサイジング金型、あるいは、さらに焼結部品の内径部を矯正するコアを含ませたサイジング金型を使用する。そのサイジング金型のダイ、上パンチ、下パンチ、またはコアに逃がし部を形成し、部品の前記盛り上がり部をその逃がし部に加圧して逃がして逃がし部の形状に塑性変形させる。
【００１３】
この発明においては、ここで述べたサイジング金型も提供する。このサイジング金型は、焼結部品の軸穴の内周面に堰（ダムとなる径方向突出部）を設ける場合には、前記逃がし部をコアの先端外周部に設けたものを使用する。２）のサイジング方法に用いるサイジング金型は、コアの無いものであってもよい。
【００１４】
かかる金型とこの発明のサイジング方法を使用して製造される焼結部品は、盛り上がり部を塑性変形させて形成される凸部を有し、その凸部が表面に金型成形肌を残しているもの、あるいは、軸穴の内周面の一端にダムとして機能する堰を有し、その堰が表面に金型成形肌を残しているものになる。また、盛り上がり部を塑性変形させたことによる亀裂が表面に発生していない。この発明は、その焼結部品も併せて提供する。
【発明の効果】
【００１５】
この発明では、焼結部品に設けた盛り上がり部を塑性変形させてダムなどとして使用する凸部を形成するので、従来実施していた切削加工を省くことができる。これに加え、所望の凸部をサイジング時に同時に形成でき、また、鍛造法と違って部品の一部分のみを屈曲変形させるので特殊な設備や伸びの良い材料を必要とせず、このために、生産性の向上と大幅なコスト低減が図れる。
【００１６】
また、焼結部品に設ける盛り上がり部を、凹形側面を備える形状にし、この盛り上がり部を塑性変形させて凹形側面から離反する方向に突出した凸部を形成するので、盛り上がり部が変形するときの凹形側面の表層部の変形による長さ変化が小さく抑えられ、凹形側面の表層部に亀裂を発生させずに焼結部品を製造することができる。
【００１７】
前記盛り上がり部の凹形側面を滑らかな凹形曲面にしたものや、盛り上がり部の高さとこの盛り上がり部の頂部の径方向寸法をそれぞれ２．０ｍｍ以上確保したものは、この部分に働く引っ張り応力が特に小さく抑えられるため、塑性変形による亀裂が発生し難く、油溜まり用のダムに要求される高さをもった凸部を塑性加工法によって亀裂を発生させずに形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態を添付図面の図１〜図４に基づいて説明する。例示のサイジング方法は、図４の焼結部品１を製造するときに採用する方法であって、この焼結部品１をサイジングするときに軸穴２の内周面に油溜まり用のダムとなる凸部３を形成する。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、軸穴２の穴縁に沿って焼結部品１の端面１ａに軸方向の盛り上がり部４を形成しており、この盛り上がり部４を、焼結部品１をサイジングするときに上パンチで加圧する。盛り上がり部４は、端面１ａから立ち上がる側面４ａを、部品を縦割りした断面（凸部３が突出する方向と平行な断面）において好ましい形状である滑らかな凹形側面にしており、凸部３を形成するときに側面４ａの表層部に引張り応力が発生し難くて亀裂が発生し難いものになっている。側面４ａは、図に示す半径Ｒの円弧面にすると焼結部品１用の粉末成形体とその粉末成形体を成形する金型の設計製作が容易にできる。
【００２０】
サイジングは、図２に示すような金型、即ち、上パンチ５、下パンチ６（図のそれは各々が独立して動ける分割下パンチ６ａ、６ｂからなる）、ダイ７、及びコア８を有するサイジング金型を使用して実施する。このサイジング時に、盛り上がり部４を上パンチ５で高さ方向に加圧する。コア８の上部外周には、逃がし部（小径部）８ａを設けており、加圧された盛り上がり部４は、塑性変形して逃がし部８ａに逃げ、逃がし部８ａの形に変形して軸穴２の内面の一端に図１（ｂ）に示すような環状の凸部３が形成される。
【００２１】
このとき、盛り上がり部４は、屈曲と圧潰による変形を起こすが、曲げの外側に置かれる側面４ａが滑らかに湾曲しているため、盛り上がり部４の屈曲変形による側面４ａの長さ変化は少ない。加えて、盛り上がり部４が圧縮力を受けた状態で屈曲変形が起こるため、屈曲変形に伴って側面４ａの表層部に加わる引っ張り応力が小さく抑えられ、凸部３の形成による亀裂が部品に発生し難い。
【００２２】
盛り上がり部４は、頂部の径方向寸法ｗを２．０ｍｍ以上確保すると曲げに対する強度が高まる。耐曲げ強度の高い盛り上がり部４は、上パンチによる加圧時により大きな軸方向圧縮力を受けた状態で屈曲変形し、そのために、盛り上がり部の表層部に発生する引っ張り応力が小さくなり、このことも有効に作用して亀裂が効果的に抑制される。
【００２３】
なお、上パンチ５の加圧面５ａは、図２に実線で示すように全面をフラット面にしてもよいし、盛り上がり部４を加圧する部分を図２に鎖線で示すように凸部３の突出方向（図は内径側）に向かって加圧面の位置が上側に変位する方向に傾斜させ、盛り上がり部４を斜め内側に向けて加圧する面にしてもよい。
【００２４】
外周面の一端に径方向に突出した凸部を設ける焼結部品も考えられ、その部品の凸部もこの発明のサイジング方法で形成することができる。この場合、盛り上がり部は部品の端面の外周面に沿った位置に設ける。
【００２５】
この発明のサイジング方法を採用すると、原料粉末の混合工程→成形工程→焼結工程→サイジング工程を順に経て軸穴の穴面や外周面などに突出部を設けた焼結部品を製造することができ、従来必要としたサイジング後の機械加工が不要になる。
【００２６】
なお、この発明の方法は、伸びが１〜２％程度の鉄系焼結合金、具体的には、純鉄系焼結合金（ＳＭＦ１種）、鉄−銅系焼結合金（ＳＭＦ２種）、鉄−銅−炭素系焼結合金（ＳＭＦ４種）、鉄−銅−ニッケル−炭素系焼結合金（ＳＭＦ５種）、鉄−炭素系焼結合金（ＳＭＦ６種）などで形成される部品に適用すると、亀裂抑制の効果が特に顕著に発揮される。
【００２７】
以下に、この発明の効果の確認試験結果を記す。
試験は、密度６．６８〜６．６９ｇ／ｃｍ3 、硬さ６２〜６６ＨＲＢの鉄−銅−炭素系焼結合金で形成される焼結部品の穴縁に沿った端面に、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す形状、寸法諸元（単位：ｍｍ）の盛り上がり部４を形成し、その盛り上がり部４をサイジング時に屈曲変形させてダム用凸部(堰)を形成した。
【００２８】
図３（ａ）の盛り上がり部４を設けた部品を試料Ａ、図３（ｂ）の盛り上がり部４を設けた部品を試料Ｂ、図３（ｃ）の盛り上がり部４を設けた部品を試料Ｃとし、これらの試料を一般的なサイジング圧力（約５００ＭＰａ）でサイジングし、このときに盛り上がり部をサイジング金型の上パンチで加圧して軸穴の一端に目的の凸部を作り出した。なお、試料Ａ、Ｂは盛り上がり部の側面４ａをテーパ面にしたもの、試料Ｃはその側面４ａを滑らかなＲ面で形成したものである。各試料のテスト数は１０個とした。
【００２９】
この試験の結果、試料Ａには、加圧面がフラットな上パンチを使用した場合、加圧面の一部が図２の鎖線のように傾斜している上パンチを使用した場合とも、盛り上がり部４の根元があった付近に深さがほぼ１ｍｍにも達するような大きな亀裂が発生した。この試料Ａは盛り上がり部４が小さく、しかも曲がり易くなっているためにパンチで加圧したときにこの盛り上がり部の立ち上がり面に大きな引っ張り応力が加わったのではないかと思われる。
【００３０】
試料Ｂは加圧面の一部が図２の鎖線のように傾斜している上パンチで盛り上がり部４を加圧した場合には亀裂は発生しなかった。一方、加圧面がフラットな上パンチで盛り上がり部４を加圧した場合には、この試料Ｂにも盛り上がり部４の根元があった付近に深さ０．２ｍｍ程度の亀裂が発生した。側面４ａが、平面に斜面で構成されており、引っ張りに対して余裕がないことに原因があると思われる。
【００３１】
これに対し、試料Ｃは、加圧面がフラットな上パンチを使用した場合、加圧面の一部を図２の鎖線のように傾斜させた上パンチを使用した場合のいずれにおいても亀裂ができておらず、ダム用凸部などをサイジングと同時に塑性加工法で健全に形成できることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】（ａ）サイジング前の部品の半分の形状を示す断面図、（ｂ）サイジング後の部品の半分の形状を示す断面図
【図２】サイジング金型の概要を示す断面図
【図３】（ａ）試料Ａの要部のサイジング前の形状を示す断面図、（ｂ）試料Ｂの要部のサイジング前の形状を示す断面図、（ｃ）試料Ｃの要部のサイジング前の形状を示す断面図
【図４】軸穴の一端にダムになる突出部を設けた焼結部品の一例を示す断面図
【符号の説明】
【００３３】
１    焼結部品
１ａ  端面
２    軸穴
３    凸部
４    盛り上がり部
４ａ  側面
５    上パンチ
５ａ  加圧面
６    下パンチ
７    ダイ
８    コア
８ａ  逃がし部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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