(57)【要約】【課題】射出成形されたタービンホイール成形品の焼結時における材料の自重によるブレード部の変形を防止し、二次加工を不要にする。【解決手段】中心部をなすボス部１１とブレード部１２と、を有するタービンホイール１０の製造方法であって、タービンホイール１０となる成形品１０’を成形する射出成形工程と、この成形品１０’を仮焼結させる仮焼結工程と、仮焼結させた成形品１０’を、複数のブレード部１２’の外角頂点１３’が焼結治具２０の上に接触するように焼結治具２０上に倒立状態で載置する倒立載置工程と、成形品１０’を焼結治具２０の上に倒立載置した状態で本焼結させる本焼結工程とを備えている。焼結治具２０は、本焼結工程において径方向および高さ方向に収縮する成形品１０’における、ブレード部１２’の外角頂点１３’の動きに沿う円錐面状の円錐載置面２３と、ボス部１１’が嵌合される内径の嵌合部２２と、を備えたものを用いる。【選択図】図８
2018141192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部をなすボス部と、前記ボス部から放射状に延びて先端が回転方向に湾曲している複数のブレード部と、を有するタービンホイールの製造方法であって、
金属粉体とバインダーとを混合した成形材料を型に射出成形して前記タービンホイールとなる成形品を成形する射出成形工程と、
前記バインダーが溶融する温度で前記成形品を仮焼結させる仮焼結工程と、
前記仮焼結工程で仮焼結させた前記成形品を、複数の前記ブレード部の外角頂点が焼結治具の上に接触するように前記焼結治具の上に倒立状態で載置する倒立載置工程と、
前記成形品を、前記焼結治具の上に倒立載置した状態で、前記バインダーの成分が前記成形品の外部に放出されるとともに前記金属粉体同士が溶着する温度で前記成形品を本焼結させる本焼結工程と、
を備えたタービンホイールの製造方法。
【請求項２】
前記焼結治具は、前記本焼結工程において径方向および高さ方向に収縮する前記成形品における、前記ブレード部の前記外角頂点の動きに沿う円錐面状の円錐載置面を備えたものとする請求項１に記載のタービンホイールの製造方法。
【請求項３】
前記焼結治具は、前記ボス部が嵌合される内径の嵌合部をさらに備えたものとする請求項１に記載のタービンホイールの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のタービンホイールの製造方法によって製造されたタービンホイール。
【請求項５】
金属粉末射出成形法により成形され、中心部をなすボス部と、前記ボス部から放射状に延びて先端が回転方向に湾曲している複数のブレード部と、を有するタービンホイールの成形品を本焼結させる際に、該成形品を、複数の前記ブレード部の外角頂点が接触するように倒立状態で載置するためのタービンホイールの焼結治具であって、
前記本焼結時において径方向および高さ方向に収縮する前記成形品における、前記ブレード部の前記外角頂点の動きに沿う円錐面状の円錐載置面と、
前記円錐載置面の中心部に位置し、前記ボス部が嵌合される内径の嵌合部と、
を備えたタービンホイールの焼結治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粉末射出成形法によるタービンホイールの製造方法に係り、詳しくは、射出成形された成形品を高温で焼結させる際に、材料の自重によるブレード部の変形を防止し、後加工することなく最終製品形状に焼結できるようにしたタービンホイールの製造方法、タービンホイール、およびタービンホイールの焼結治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジン等に適用されるターボチャージャーに組み込まれているタービンローターは、排ガスに回転駆動されるタービンホイールと、外気を吸気して圧縮するコンプレッサーホイールと、これら両ホイールを同軸状に連結するロータ軸の３つの部品から構成されている。タービンホイールは、ロータ軸の先端に固定されるボス部と、このボス部から放射方向に延びる複数のブレード部とが耐熱性の高い金属材料により一体に成形された部品であり、各ブレード部は先端に行くほど薄肉になるとともに、その先端が回転方向に湾曲した形状をなしている。
【０００３】
このタービンホイールは、これまで鋳造によって製造されるのが一般的であったが、昨今では、例えば特許文献１，２に開示されているように、鋳造よりも寸法精度を高めることができる金属粉末射出成形法（ＭＩＭ(Metal  Injection  Molding)法とも呼ばれる）によって製造されるようになってきた。これは、金属粉末と樹脂等の有機バインダーとを混練して粉末状にした成形材料を型に射出成形し、まず８００〜１２００℃程度で仮焼結させた後に、型から取り出してさらに１２００〜１５００℃程度で本焼結させるものである。これらの処理温度は材質や狙いとする組織に依存する。
【０００４】
特許文献１の製造方法は、金属粉末射出成形法により、所望する最終製品と近似した形状を有する成形品を製造する射出成形工程と、前記成形品を所定の温度で焼結させる焼結工程と、焼結後の成形品にロータ軸の先端を挿入するための軸連結部を機械加工する切削工程と、成形品を固定して放射状に配置された複数の矯正ピンを同時に同期させながら、成形品の中心軸部に向かってスライドさせていき、前記各矯正ピンを、各ブレード面に沿って、且つ各ブレード部を両側から挟み込むように中心軸部方向に挿入プレスするプレス工程とを含むことを特徴とする。このタービンホイールの製造方法によれば、薄肉のブレード部を有するタービンホイールであっても寸法精度良く製造することができる。
【０００５】
特許文献２の製造方法は、特許文献１の製造方法における焼結後の切削工程およびプレス工程といった二次加工が必要であることによる製造工数（製造コスト）の上昇を抑制するべく発明されたものであり、成形材料をタービンホイールの形状に射出成形して成形品を作製した後、この成形品を平板形状のセッターに載置し、その状態で焼結雰囲気下において焼結するものである。平板形状のセッターは、見掛け気孔率が１５％〜１８％であるとともに、その主成分が耐火性のあるアルミナおよびシリカであって、シリカの重量比率が３％〜１０％とされている。また、セッターの平面度は０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍとされている。
【０００６】
このような平板状で気孔率の高いセッターの上に、タービンホイールの形状に射出成形された成形品を載置して焼結することにより、焼結時に焼結金属に含まれる有機バインダーの成分がガスとして外部に放出されやすくなり、シリカは処理体と反応しないことも相俟って、焼結後の成形品の寸法精度を少なからず向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０５０２４８号
【特許文献２】特開２０１６−２１１０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２の製造方法では、タービンホイールの成形品を作製した後、同文献の図３に示されるように、この成形品を平板形状のセッターに正立状態で載置して焼結させているため、焼結時の高温によって成形品が軟化した際に、湾曲形状を有するブレード部の先端が、その自重によって下方に垂下変形してしまう場合がある（本願図３中の線１２ａ参照）。このような場合には変形を修正するために特許文献１のような二次加工を行うことを余儀無くされ、結果的に工数増大と製造コストの上昇を招くことになる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、射出成形されたタービンホイールの成形品を高温で焼結させる際に、材料の自重によるブレード部の変形を防止し、二次加工を必要とせずに最終製品形状にして製造コストを低減させることができるタービンホイールの製造方法、タービンホイール、およびタービンホイールの焼結治具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するべく、本発明の第１態様に係るタービンホイールの製造方法は、中心部をなすボス部と、前記ボス部から放射状に延びて先端が回転方向に湾曲している複数のブレード部と、を有するタービンホイールの製造方法であって、金属粉体とバインダーとを混合した成形材料を型に射出成形して前記タービンホイールとなる成形品を成形する射出成形工程と、前記バインダーが溶融する温度で前記成形品を仮焼結させる仮焼結工程と、前記仮焼結工程で仮焼結させた前記成形品を、複数の前記ブレード部の外角頂点が焼結治具の上に接触するように前記焼結治具の上に倒立状態で載置する倒立載置工程と、前記成形品を、前記焼結治具の上に倒立載置した状態で、前記バインダーの成分が前記成形品の外部に放出されるとともに前記金属粉体同士が溶着する温度で前記成形品を本焼結させる本焼結工程と、を備えたものである。
【００１１】
上記の製造方法によれば、仮焼結を終えた成形品が、その複数のブレード部の外角頂点を焼結治具の上に接触させた倒立状態で焼結治具の上に載置されながら本焼結される。換言すれば、ブレード部の外角頂点が焼結治具によって下方から支持された状態で本焼結が行われる。
このため、従来のように成形品を焼結治具の上に正立状態で載置して本焼結する場合に比べて、本焼結時の高温により成形品が軟化してもブレード部の先端が自重により垂下変形することがない。したがって、本焼結時におけるブレード部の変形を防止し、切削やプレス成形等の二次加工を必要とせずにタービンホイールの最終製品形状に完成させて製造コストを低減させることができる。
【００１２】
上記のタービンホイールの製造方法において、前記焼結治具は、前記本焼結工程において径方向および高さ方向に収縮する前記成形品における、前記ブレード部の前記外角頂点の動きに沿う円錐面状の円錐載置面を備えたものとしてもよい。
【００１３】
このような円錐載置面を備えた焼結治具を用いれば、焼結治具の上に倒立載置されたタービンホイールの成形品が本焼結時の高温により径方向および高さ方向に収縮する際に、各ブレード部の外角頂点が円錐載置面の円錐面に沿って均等に中心方向にスライドする。つまり、各ブレード部の外角頂点が常に円錐面に接触して下方から支持された状態に保たれる。したがって、成形品が収縮する際に、各ブレード部の外角頂点が焼結治具から浮き上がったり押し付けられたりせず、これによって本焼結時におけるブレード部の変形が確実に防止される。
【００１４】
上記の焼結治具は、前記ボス部が嵌合される内径の嵌合部をさらに備えたものとしてもよい。このような嵌合部を焼結治具に設ければ、タービンホイールの成形品を焼結治具の上に倒立状態で載置する際に、成形品のボス部を嵌合部に嵌合させるだけで成形品の各ブレード部の外角頂点を焼結治具の円錐載置面に対して同心状に配置することができる。
これにより、本焼結時に成形品が径方向および高さ方向に収縮する際に、各ブレード部の外角頂点が焼結治具から浮き上がったり押し付けられたりすることが抑制され、本焼結時におけるブレード部の変形がより確実に防止される。しかも、成形品を焼結治具の上に載置する際の作業効率が良くなる。
【００１５】
本発明の第２態様に係るタービンホイールは、上記のいずれかに記載の製造方法によって製造されるものである。したがって、その射出成形された成形品が高温で本焼結される際に、材料の自重によるブレード部の垂下変形がなく、切削やプレス成形といった二次加工を必要とせずに最終製品形状に完成できるため、製造コストが安い。
【００１６】
本発明の第３態様に係る焼結治具は、金属粉末射出成形法により成形され、中心部をなすボス部と、前記ボス部から放射状に延びて先端が回転方向に湾曲している複数のブレード部と、を有するタービンホイールの成形品を本焼結させる際に、該成形品を、複数の前記ブレード部の外角頂点が接触するように倒立状態で載置するためのものであって、前記本焼結時において径方向および高さ方向に収縮する前記成形品における、前記ブレード部の前記外角頂点の動きに沿う円錐面状の円錐載置面と、前記円錐載置面の中心部に位置し、前記ボス部が嵌合される内径の嵌合部と、を備えたものである。
【００１７】
上記のタービンホイールの焼結治具によれば、仮焼結を終えて焼結治具の上に倒立載置されたタービンホイールの成形品が本焼結時の高温により径方向および高さ方向に収縮する際に、その複数のブレード部の外角頂点が焼結治具によって下方から支持される。この時には、各ブレード部の外角頂点が円錐載置面の円錐面に沿って均等にスライドし、各外角頂点が常に円錐面に接触して下方から支持された状態に保たれる。
【００１８】
したがって、本焼結時の高温により成形品が軟化しても、成形品を焼結治具の上に正立状態で載置した従来の場合のようにブレード部の先端が自重により変形することがない。しかも、各ブレード部の外角頂点が焼結治具から浮き上がったり押し付けられたりすることがなく、本焼結時におけるブレード部の変形が確実に防止される。
【００１９】
また、タービンホイールの成形品を焼結治具の上に倒立状態で載置する際に、成形品のボス部を焼結治具の嵌合部に嵌合させるだけで、成形品の各ブレード部の外角頂点を焼結治具の円錐載置面に対し同心状に配置することができる。このため、各ブレード部の外角頂点が焼結治具から浮き上がったり押し付けられたりすることをより効果的に抑制でき、成形品を焼結治具の上に載置する際の作業効率を良くすることができる。
【００２０】
こうして、本焼結時におけるブレード部の変形を防止し、切削やプレス成形等の二次加工を必要とせずに最終製品形状に完成させてタービンホイールの製造コストを低減させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明に係るタービンホイールの製造方法、タービンホイール、およびタービンホイールの焼結治具によれば、射出成形されたタービンホイールの成形品を高温で焼結させる際に、材料の自重によるブレード部の変形を防止し、二次加工を必要とせずに最終製品形状にして製造コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る製造方法によって製造されるタービンホイールの一例を示す斜視図である。
【図２】同じくタービンホイールの平面図である。
【図３】同じくタービンホイールの側面図である。
【図４】同じくタービンホイールの縦断面図である。
【図５】本発明に係るタービンホイールの製造方法の流れをフローチャートで示す図である。
【図６】本発明に係る焼結治具の縦断面図である。
【図７】仮焼結された成形品が焼結治具上に倒立状態で載置された状態を示す縦断面図である。
【図８】本焼結工程において成形品が焼結治具上で収縮する状態を示す縦断面図である。
【図９】図８のIX部拡大図である。
【図１０】本発明の他の実施形態を示す縦断面図である。
【図１１】図１０のXI部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１から図４は、それぞれ本発明に係る製造方法によって製造されるタービンホイールの一例を示す斜視図、平面図、側面図、および縦断面図である。
このタービンホイール１０は、公知のように、中心部をなすボス部１１と、このボス部１１から放射状に延びて先端が回転方向に湾曲している複数のブレード部１２と、を有する羽根車状に形成されている。各ブレード部１２は先端に行くほど薄肉になるとともに、その先端が回転方向に湾曲した形状をなしている。ここで、後の説明のためにブレード部１２の外周肩部を外角頂点１３と定義する。
【００２４】
ボス部１１にはその中心軸線に沿って穴状の軸連結部１４が形成されており、この軸連結部１４に図示しないロータ軸の一端が挿入固定され、ロータ軸の他端に前述のコンプレッサーホイール（非図示）が固定され、タービンホイール１０とコンプレッサーホイールとが一体に回転するように組み立てられる。なお、タービンホイール１０の直径、高さ、ボス部１１およびブレード部１２の形状、ブレード部１２の枚数等は、ターボチャージャーの容量（エンジン排気量等）や性能等によって適宜選定される。
【００２５】
このタービンホイール１０は、金属粉末射出成形法によって製造される。本実施形態では、図５に示すフローチャートの流れに沿ってタービンホイール１０が製造される。この製造方法は、成形材料準備工程Ｓ１と、射出成形工程Ｓ２と、仮焼結工程Ｓ３と、倒立載置工程Ｓ４と、本焼結工程Ｓ５と、を備えている。
【００２６】
成形材料準備工程Ｓ１では、タービンホイール１０の材質として適した耐熱性および耐食性を備えた金属材質（Ｎｉ基合金であるインコネルや、Ｔｉ−Ａｌ合金等）からなる上限粒径１００μｍ程度、より好ましくは上限粒径４５μｍ程度の金属粉体と、ポリアセタール、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル、アクリル樹脂等の有機（樹脂）材料からなる粉末状のバインダーとを混合した成形材料が準備される。
【００２７】
バインダーの材質は、後述する射出成形工程Ｓ２において図示しない金型の内部に成形材料を完全に充填できる流動性（粘度）を付与するとともに、後述する本焼結工程Ｓ５における成形品１０’の収縮量（収縮率）を小さく保ち、且つ本焼結後に炭化物となって残留しにくいものが選定される。なお、金属粉体およびバインダーの材質や粒径等の選定方法は従来技術として公知のものを適用してよいため、本実施形態においては殊更詳しく説明しないものとする。
【００２８】
射出成形工程Ｓ２では、図示しない金型の内部に前述の成形材料を射出し、タービンホイール１０となる成形品１０’（図７参照）を成形する。成形材料は、射出成形機のシリンダー内で予め１２０〜２４０℃程度の熱で十分に加熱、混練され、滑らかな流動性を持たせた状態で所定の圧力により金型の内部に射出される。金型の内部形状、即ち成形品１０’の形状は、図８に示すように、本焼結工程時における収縮量を見込んで、本焼結後のタービンホイール１０よりも９〜１２％程度大きなものとされる。
【００２９】
なお、図７から図９に示すように、射出成形後（仮焼結後）の成形品１０’において、本焼結されて完成形状となったタービンホイール１０におけるボス部１１、ブレード部１２、外角頂点１３、軸連結部１４に相当する各部分には、それぞれ符号１１’，１２’，１３’，１４’を付し、本焼結後のタービンホイール１０の各部と差別化する。
【００３０】
次に、仮焼結工程Ｓ３において、射出成形された成形品１０’を金型ごと所定の温度で仮焼結させる。この仮焼結の温度は、成形材料のバインダーのみが溶融し、金属粉体同士は溶着しない程度の温度、例えば８００〜１２００℃程度に設定される。これにより、金属粉体同士がバインダーを介して接着され、成形品１０’を金型から取り出し可能になる。この仮焼結工程Ｓ３において成形品１０’の大きさは殆ど縮小しない。
【００３１】
次に、倒立載置工程Ｓ４において、上記の仮焼結工程Ｓ３にて仮焼結させた成形品１０’を金型から取り出し、上下逆さまの倒立状態で図６に示す焼結治具２０の上に載置し、図７に示す状態とする。
【００３２】
焼結治具２０は、所定の厚みを有する平板状に形成されており、その材質としては、後述する本焼結工程Ｓ５における本焼結温度下において溶解や変形（軟化）を起こすことがなく、且つ焼結材料であるＴｉ−Ａｌ合金等との反応を防止するため、アルミナ、イットリアおよびジルコニア等のセラミックス材とするのが好ましい。
【００３３】
焼結治具２０の上面には成形品１０’を倒立状態で安定的に載置可能な載置凹部２１が形成されており、その中心部には成形品１０’のボス部１１’先端を無理なく嵌合できる内径の嵌合部２２が垂直な凹部状に形成されている。この嵌合部２２は貫通穴状に形成してもよい。
【００３４】
焼結治具２０の載置凹部２１は、外周側から内周側に向かって例えば２段階に深くなる皿状の凹部とされており、外周側に円錐載置面２３が形成され、その内側に底面２４が形成されている。円錐載置面２３と底面２４は、どちらも円錐面をなしており、円錐載置面２３の傾斜角度は底面２４の傾斜角度よりも急角度に設定されている。本実施形態においては、例えば円錐載置面２３の傾斜角度が水平に対して４５度程度、底面２４の傾斜角度が１５度程度に設定されているが、必ずしもこの角度である必要はない。なお、底面２４が円錐面状なのは、図８に示すように成形品１０’が収縮した際に底面２４に接触しないようにするためである。したがって、ブレード部１２’の形状如何によっては底面２４を平坦面等としてもよい。
【００３５】
成形品１０’は、その複数のブレード部１２’の外角頂点１３’が全て円錐載置面２３に接触するように焼結治具２０の載置凹部２１上に載置される。焼結治具２０の嵌合部２２の内径が成形品１０’のボス部１１’先端を嵌合可能な寸法であるため、ボス部１１’の先端を嵌合部２２に嵌合させることにより、全ての外角頂点１３’を焼結治具２０の円錐載置面２３に対して同心状に載置することができる。
【００３６】
円錐載置面２３は、後述する本焼結工程Ｓ５において径方向および高さ方向に収縮する成形品１０’の外角頂点１３’のスライド動作（図８参照）に沿う円錐面となっている。図６に示すように、円錐載置面２３の最上部の内径ｄ１は、本焼結前の成形品１０’の外角頂点１３’を結ぶ仮想円の直径よりも大きく（図７参照）、円錐載置面２３の最下部の内径ｄ２は、本焼結後の成形品１０’の外角頂点１３を結ぶ仮想円の直径以下に設定されている（図８参照）。
【００３７】
次に、本焼結工程Ｓ５において、成形品１０’を焼結治具２０の上に倒立載置した状態で、例えば真空炉内で約１２００〜１５００℃程度まで加熱し、成形品１０’を本焼結させる。本焼結させることにより、バインダーの成分がガスとして成形品１０’の外部に放出されるとともに、金属粉体同士が溶着し、成形品１０’が径方向および高さ方向に９〜１２％程度収縮し、タービンホイール１０の完成形状となる。
【００３８】
この本焼結工程Ｓ５において成形品１０’が収縮する際には、図８および図９に示すように、各ブレード部１２’の外角頂点１３’が焼結治具２０の円錐載置面２３に沿って下方および中心方向に均等にスライドする。つまり、ブレード部１２’の外角頂点１３’が焼結治具２０の円錐載置面２３に当接し、各ブレード部１２’の自重が円錐載置面２３によって下方から支持された状態で本焼結が行われる。
【００３９】
以上のようなタービンホイールの製造方法によれば、仮焼結を終えた成形品１０’が、本焼結工程Ｓ５において複数のブレード部１２’の外角頂点１３’を焼結治具２０の上に接触させた倒立状態で焼結治具２０の上に載置されながら本焼結される。つまり、ブレード部１２’の外角頂点１３’が焼結治具２０によって下方から支持された状態となる。
したがって、従来のように成形品１０’を焼結治具の上に正立状態で載置して本焼結する場合に比べ、本焼結時の高温により成形品１０’が軟化しても、図３中に線１２ａで示すようにブレード部１２’の先端が自重により垂下変形することがない。このため、重力によるブレード部１２’の変形を防止することができ、本焼結後における切削やプレス成形等の二次加工を必要とせずに成形品１０’をタービンホイール１０の最終製品形状に焼結させて製造コストを低減させることができる。
【００４０】
また、焼結治具２０には円錐面状の円錐載置面２３が形成されており、本焼結時にはブレード部１２’の外角頂点１３’がこの円錐載置面２３の傾斜に沿って下方にスライドするため、各ブレード部１２’の外角頂点１３’が常に焼結治具２０の円錐載置面２３に接触して下方から支持された状態に保たれる。したがって、成形品が収縮する際に、各ブレード部１２’の外角頂点が焼結治具２０から浮き上がったり押し付けられたりせず、これによって本焼結時におけるブレード部１２’の変形が確実に防止される。
【００４１】
さらに、焼結治具２０には、成形品１０’のボス部１１’が嵌合される内径の嵌合部２２が設けられているため、仮焼結後の成形品１０’を焼結治具２０の上に倒立状態で載置する際に、成形品１０’のボス部１１’を嵌合部２２に嵌合させるだけで成形品１０’の各ブレード部１２’の外角頂点１３’を焼結治具２０の円錐載置面２３に対し同心状に配置することができる。これにより、本焼結時に成形品１０’が径方向および高さ方向に収縮する際に、各ブレード部１２’の外角頂点１３’が焼結治具２０から浮き上がったり押し付けられたりすることが抑制され、本焼結時におけるブレード部１２’の変形がより確実に防止される。しかも、成形品１０’を焼結治具２０の上に載置する際の作業効率が良くなる。
【００４２】
このようにして製造されたタービンホイール１０は、その射出成形された成形品１０’が高温で焼結される際に、上述のように材料の自重によるブレード部１２’の垂下変形がなく、焼結後における切削やプレス成形といった二次加工を必要とせずに最終製品形状に完成できるため、製造コストが安いものとなる。
【００４３】
また、本実施形態における焼結治具２０は、仮焼結されたタービンホイール１０の成形品１０’を、その複数のブレード部１２’の外角頂点１３’が接触するように倒立状態で載置して本焼結させるものであり、本焼結時に径方向および高さ方向に収縮する成形品１０’におけるブレード部１２’の外角頂点１３’の動きに沿う円錐面状の円錐載置面２３と、この円錐載置面２３の中心部に位置し、成形品１０’のボス部１１’が嵌合される内径の嵌合部２２と、を備えたものである。
【００４４】
この焼結治具２０によれば、前述のように、仮焼結を終えて焼結治具２０の上に倒立載置されたタービンホイール１０の成形品１０’が本焼結時の高温により径方向および高さ方向に収縮する際に、その複数のブレード部１２’の外角頂点１３’が円錐載置面２３によって下方から支持された状態で、円錐載置面２３の円錐面に沿って中心方向に均等にスライドする。このため、本焼結時におけるブレード部１２’の変形を確実に防止することができる。
【００４５】
また、成形品１０’のボス部１１’を焼結治具２０の嵌合部２２に嵌合させるだけで、各ブレード部１２’の外角頂点１３’を円錐載置面２３に対し同心状に配置することができる。このため、各外角頂点１３’が焼結治具２０から浮き上がったり押し付けられたりすることを抑制して各ブレード部１２’の変形をより効果的に抑制するとともに、成形品１０’を焼結治具２０の上に載置する際の作業効率を高めて、タービンホイール１０の総合的な製造コストダウンを実現することができる。
【００４６】
なお、本発明は上記実施形態の内容のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。例えば、タービンホイール１０および成形品１０’、ならびに焼結治具２０の形状や大きさ等は他の態様とすることも考えられる。
【００４７】
また、上記実施形態では、焼結治具２０に形成された嵌合部２２が内径一定の穴状に形成されているが、例えば図１０、図１１に示すように、嵌合部２２に、下方に向かって縮径するテーパー面２２ａを形成し、本焼結工程Ｓ５において縮径しながら下降するボス部１１’の先端外周部１１ａが常にテーパー面２２ａの内面に触れながら下方および中心方向に均等にスライドするようにしてもよい。こうすれば、本焼結工程Ｓ５において成形品１０’の重量をブレード部１２’とボス部１１’とに分散させて支持することができ、薄肉なブレード部１２’の変形をより効果的に抑制することができる。
【００４８】
さらに、図示しないが、嵌合部２２の内部に、成形品１０’の重量よりも小さい反発力を持つスプリング等の伸縮可能な弾性部材を配置し、本焼結工程Ｓ５においてタービンホイール１０の重量の少なくとも一部をこの弾性部材で保持するようにしてもよい。この場合も、本焼結工程Ｓ５において成形品１０’の重量をブレード部１２’とボス部１１’とに分散させてブレード部１２’の変形を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  タービンホイール
１０’  成形品
１１，１１’  ボス部
１２，１２’  ブレード部
１３，１３’  外角頂点
２０  焼結治具
２２  嵌合部
２３  円錐載置面
Ｓ２  射出成形工程
Ｓ３  仮焼結工程
Ｓ４  倒立載置工程
Ｓ５  本焼結工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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