(57)【要約】【課題】管部材を粉末冶金法で製造するに際し、粉末成形工程において、管部材用粉末材料を均一密度でプレス成形すること。【解決手段】上下パンチ３Ａ、３Ｂと、ダイス２と、上下マンドレル１Ａ、１Ｂ及び上下マンドレル１Ａ、１Ｂにより挟持された鼓状弾性体のコア部６を含む粉末成形装置１００によって、粉体材料４をプレスし、管状成形体を粉末成形するとき、ダイス２とコア部６との間に形成されるギャップに粉体材料４を供給し、上下パンチ３Ａ、３Ｂを互いが近づくように駆動し粉体材料４を上下方向からプレスしながら、上下マンドレル１Ａ、１Ｂを駆動してコア部６の中央部及びその周辺を拡径させ、管状成形体の中央部及びその周辺の成形密度を、水平方向に沿って向上させ、成形密度全体を均一化した管状粉末成形体を製造する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の粉末成形体を成形する粉末成形方法であって、
ダイスと、管状の上下パンチと、該上下パンチの孔に挿入される上下マンドレルと、を準備し、
該上下マンドレル間に鼓状弾性体を挟持させてコア部を形成し、
前記ダイスと前記コア部との間に形成されるギャップに前記粉体材料を供給し、
前記上下パンチで前記粉体材料をプレスしながら、前記上下マンドレルによって前記鼓状弾性体を変形し、
管状成形体を成形することを特徴とする粉末成形方法。
【請求項２】
前記変形によって、前記コア部を円柱状にすることを特徴とする請求項１に記載の粉末成形方法。
【請求項３】
前記変形によって、前記コア部の中央が膨らんだ樽状にすることを特徴とする請求項１に記載の粉末成形方法。
【請求項４】
管状の粉末成形体を成形する粉末成形装置であって、
外径、内径が等しい管状の上下パンチと、
該上下パンチが、鉛直方向に沿って駆動できるキャビティを含むダイスと、
前記上下パンチの水平断面寸法が等しく、最大外径部が両端に、かつ最小外径部が前記両端の間の中央に形成されており、前記キャビティ内の中央に配置された弾性体からなる鼓状コアと、
該鼓状コアを鉛直方向に沿って挟持かつプレスする円柱状の上下マンドレルと、
を含むことを特徴とする粉末成形装置。
【請求項５】
管状の粉末成形体を成形する粉末成形方法であって、
上下パンチと、ダイスと、コアマンドレルと、を準備し、
前記ダイスの内周面、及び／又は、前記コアマンドレルの外周面の摩擦係数を、前記コアマンドレルの中央から両端に向かうほど大きくなるように設定し、
粉末材料をプレスして、管状の成形体を粉末成形することを特徴とする粉末成形方法。
【請求項６】
管状の粉末成形体を成形する粉末成形装置であって、
外径及び内径が等しいシリンダ状の上下パンチと、
該上下パンチが、垂直方向に沿ってリニア駆動できるキャビティを含むダイスと、
前記上下パンチの水平断面寸法に等しい外径部を含むコアマンドレルと、
を備え、
前記ダイスの内周面、及び／又は、前記コアマンドレルの外周面の摩擦係数を、前記コアマンドレルの中央から両端に向かうほど大きくなるように設定して、管状の粉末成形体を成形することを特徴とする粉末成形装置。
【請求項７】
前記摩擦係数は、前記ダイスのキャビテイ内周面又は前記コアマンドレル外周面に対して、表面加工又は表面処理によって施されることを特徴とする請求項６に記載の粉末成形装置。
【請求項８】
前記表面加工は、サンドブラスタ、レーザアブレーション、及び酸エッチングのいずれか又はこれらのいずれかの組み合わせによることを特徴とする請求項７に記載の粉末成形装置。
【請求項９】
前記表面処理は、湿式めっきによる硬質金属膜からなる表面コート層によって施され、かつ、光沢剤の添加量を、中心から端部に向かい、徐々に変えることを特徴とする請求項７に記載の粉末成形装置。
【請求項１０】
前記表面処理は、乾式めっきによる硬質金属膜からなる表面コート層によって施され、かつ、炭化チタン、窒化炭素チタン、窒化チタン、ダイアモンドライクカーボンからなる硬質膜の成膜条件を変えて、柱状蒸着膜の太さを中心から端部に向かい、徐々に変えることを特徴とする請求項７に記載の粉末成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管部材（チューブ状部材）を製造するための、粉末成形方法及び粉末成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、管部材の粉末成形体を製造する粉末成形方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３３００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１（図１参照）によって例示された粉末成形装置によれば、ダイス、並びに上下パンチを用い、粉末材料に上下パンチから圧力を与え成形体を得ようとするときのプレス中に、ダイスと粉末材料との間に大きな摩擦力が発生し、上下パンチからの圧力が粉末材料に不均一に伝達されてしまう。
【０００５】
その結果、管部材の粉末成形体の粉末が、上下部分が密に、同成形体の中間部分が疎に、充填され、粉末成形体に密度差が生じがちとなる。この傾向は、管部材が長尺であるほど顕著になる。
【０００６】
また、粉末成形体は、成形後、一定の温度パターン及び雰囲気中で焼結されるが、上述のように、成形密度が不均一であると、かかる焼結によって、不均一に膨張・収縮する。かかる場合、焼結後の加工工程で、所望の寸法を得るための切削加工、研磨加工等の加工の時間が長くなり、製造コストの観点からも好ましくない。
【０００７】
本発明者は、鋭意検討の結果、管部材が長尺なものであっても、管部材を粉末成形する際に、粉末材料を均一な密度で成形できる粉末成形方法及びそれに用いられる粉末成形装置を見出した。
【０００８】
本発明は、管部材を粉末成形法によって製造するにあたり、管部材全体を均一な密度で粉末成形することができる粉末成形方法及び装置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】
【０００９】
（発明の態様）
以下、本発明の態様を示し、それらについて説明する。なお、（１）項から（１１）項が、請求項１から請求項１１に対応する。
【００１０】
（１）  管状の粉末成形体を成形する粉末成形方法であって、ダイスと、管状の上下パンチと、該上下パンチの孔に挿入される上下マンドレルと、を準備し、該上下マンドレル間に鼓状弾性体を挟持させてコア部を形成し、
前記ダイスと前記コア部との間に形成されるギャップに前記粉体材料を供給し、前記上下パンチで前記粉体材料をプレスしながら、前記上下マンドレルによって前記鼓状弾性体を変形し、管状成形体を成形することを特徴とする粉末成形方法。
【００１１】
「ダイス」は、少なくとも鉛直方向に沿って貫通した円柱状キャビテイを含むものであり、粉末成形装置（粉末成形プレス機）にボルト、ナット等の固着手段によって固定される金型鋼からなるものである。
【００１２】
「管状の上下パンチ」は、上記円柱状キャビテイに嵌合・嵌入可能であり、円柱状キャビテイ内を鉛直方向に自由自在に図示しない油圧シリンダによって駆動され、成形用粉末を上下から挟持するようにしてプレス圧を加える。
「管状の」とあるが、最終製品が、ロータ用磁石のように回転精度が要求される場合は、「管」のラジアル方向断面（内径形状、外径形状）は真円であることが望ましい。但し、その他の例えば、ある管の内面用ライナで有る場合は、厳密な真円度は要求されない。
【００１３】
「上下マンドレル」は、上記「管状の上下パンチ」の内径（円柱状空間）に挿嵌・挿入可能であって、「上下マンドレル」の間に鼓状弾性体が正確に位置決めされながら挟持される。この際、後述するが「上下マンドレル」の上下対向面の中心から鉛直方向に沿って垂直に延びた円柱状凸部が、鼓状弾性体の上下端面の中心に形成された円柱状凹部と隙間なく嵌合されるように位置決めされている。上下パンチと同様にして鉛直方向に図示しない油圧シリンダによって駆動されることは言うまでもない。
【００１４】
「鼓状弾性体」は、上記のように上下端面の中心に凹部がある、鼓状形状であるが、上下パンチと上下マンドレルの端部で水平方向の動きを止めるための円環状のストッパー周面を側面両端に含んでいる。「鼓状弾性体」は、弾性変形の方向の均一化のため公知の射出成形法で一体的に作製されることが好ましい。例えば、その好適材料は、硬質ウレタンゴムであり、製造（量産）を考慮し、耐久性のあるものが望ましい。
【００１５】
「前記ダイスと前記コア部との間に形成されるギャップに前記粉体材料を供給」するときには、ギャップが管状空間であるため、粉体材料がそこに偏りなく供給されるように、粉体材料用のフィーダの粉体材料が、管状空間の水平断面に沿って、フィーダを一定の速さで回転させながら少量ずつ供給されることが望ましい。
【００１６】
「前記上下パンチで前記粉体材料をプレスしながら、前記上下マンドレルによって前記鼓状弾性体を変形」することで、粉体材料全体にプレス圧が鉛直方向に伝達されると共に、従来、中央の成形密度が疎になりがちであった管状空間の中心部を中心に、鼓状弾性体の水平方向への膨張によるプレス圧が伝達する。
【００１７】
本項の方法を実施することで、プレス圧を粉体材料全体に平均的に伝達させることができるため、管状の粉末成形体全体の成形密度を均一化することが可能となる。
【００１８】
（２）  前記変形によって、前記コア部を円柱状にすることを特徴とする（１）項に記載の粉末成形方法。
本項は、目的とする成形品が、円筒状の管の場合には、「前記コア部を円柱状にする」と、上記ギャップが円筒状の円管になる。コア部が円柱状になった時点で上下マンドレルからのプレスを停止し、さらに上下パンチからのプレスを停止する必要があるが、これら停止制御については、実施の形態で後述する。
【００１９】
（３）  前記変形によって、前記コア部の中央が膨らんだ樽状にすることを特徴とする（１）項に記載の粉末成形方法。
本項は、（２）の変形例であり、コア部、すなわち、鼓状弾性体を、さらに上下マンドレルによってプレスすることで、洋樽状（ビア樽、ウイスキー樽等の形状）とするものである。これによって、外周面は（２）で得られる成形品の外周に等しいが、内周面は、中央部が膨らんだ洋樽状の面を含む管状成形品を製造することができる。
【００２０】
（４）  管状の粉末成形体を成形する粉末成形装置であって、外径、内径が等しい管状の上下パンチと、該上下パンチが、鉛直方向に沿って駆動できるキャビティを含むダイスと、前記上下パンチの水平断面寸法が等しく、最大外径部が両端に、かつ最小外径部が前記両端の間の中央に形成されており、前記キャビティ内の中央に配置された弾性体からなる鼓状コアと、該鼓状コアを鉛直方向に沿って挟持かつプレスする円柱状の上下マンドレルを含むことを特徴とする粉末成形装置。
【００２１】
本項は、（１）の方法に用いられる粉末成形装置であって、構成要素として、上下パンチ、ダイス、鼓状弾性コア及び上下マンドレルを含む。よって、その具体的説明は上記（１）のものに準ずるため、ここではその記載を省略する。
【００２２】
（５）  管状の粉末成形体を成形する粉末成形方法であって、上下パンチと、ダイスと、コアマンドレルと、を準備し、前記ダイスの内周面、及び／又は、前記コアマンドレルの外周面の摩擦係数を、前記コアマンドレルの中央から両端に向かうほど大きくなるように設定し、粉末材料をプレスして、管状の成形体を粉末成形することを特徴とする粉末成形方法。
【００２３】
本項は、「前記ダイスの内周面、及び／又は、前記コアマンドレルの外周面の摩擦係数を、前記コアマンドレルの中央から両端に向かうほど大きくなるように設定」することで、プレス圧を、成形用の粉末全体に平均的に伝達させて、管状の粉末成形体全体の成形密度を均一化を可能とする方法を例示する。
【００２４】
従来、一般的に、管状（特に長尺）の粉末成形体は、円管状のギャップに供給され上下パンチでプレスされると、特に長尺の管状の場合には、次第に、中央部の成形密度が疎に、中央部から端部に向かうにつれ成形密度が密になり、成形密度の不均一化を招来していた。
しかし、本項によれば、ダイスの内周面、及び／又は、コアマンドレルの外周面の摩擦係数について、中央部及びその周辺を、端部及びその周辺よりも小さくすることで滑らかな面にし、粉体がキャビティ内を滑りやすいようにして粉体のかさ状態（プレス前）からその密度を向上させ、かつ、プレス中からプレス完了後まで、中央部が端部より粉体が鉛直下方にすべり易いようにした。
その結果、本項の方法を実施することによっても、プレス圧を、粉体材料全体に平均的に伝達させることができるため、管状の粉末成形体全体の成形密度を均一化することが可能となる。
【００２５】
（６）  プレス圧を、成形用の粉末全体に平均的に伝達させることで、管状の粉末成形体全体の成形密度を均一化する粉末成形装置であって、外径及び内径が等しいシリンダ状の、上下パンチと、該上下パンチが、垂直方向に沿ってリニア駆動できるキャビティを含むダイスと、前記上下パンチの水平断面寸法に等しい外径部を含むコアマンドレルと、を備え、前記ダイスの内周面、及び／又は、前記コアマンドレルの外周面の、摩擦係数を、前記コアマンドレルの中央から両端に向かうほど大きくなるように設定して、管状の粉末成形体を成形することを特徴とする粉末成形装置。
【００２６】
本項は、（５）の方法に用いられる粉末成形装置であって、構成要素として、上下パンチ、ダイス、鼓状弾性コア及び上下マンドレルを備え、キャビティの内周面及び／又はコアマンドレルの外外周の表面粗さを、中央から両端に向けて異ならせている。具体的説明は上記（５）のものに準ずるため、ここではその記載を省略する。
【００２７】
（７）前記摩擦係数は、前記ダイスのキャビテイ内周面又は前記コアマンドレル外周面に対して、表面加工又は表面処理によって施されることを特徴とする（６）項に記載の粉末成形装置。
【００２８】
本項は、（６）項に記載の粉末成形装置において、当該表面粗さを形成する好適な態様を例示する。「表面加工」は、当初の表面自体を加工して、表面粗さを付与し、「表面処理」は、当初の表面を基本的にそのままにして、その上にコート（被覆）処理をすることによって、表面粗さを付与する。
【００２９】
（８）    前記表面加工は、サンドブラスタ、レーザアブレーション、及び酸エッチングのいずれか又はこれらのいずれかの組み合わせによることを特徴とする（７）項に記載の粉末成形装置。
本項は、（７）項に例示した「表面加工」の具体的な加工種類を例示したものである。
【００３０】
（９）  前記表面処理は、湿式めっきによる硬質金属膜からなる表面コート層によって施され、かつ、光沢剤の添加量を、中心から端部に向かい、徐々に変えることを特徴とする（７）項に記載の粉末成形
【００３１】
本項は、（７）項の表面処理として、表面コートを湿式めっきによって形成することを例示するものである。さらに詳細には、本項は、光沢剤の添加量を多くすることで、湿式めっき表面の面平行の張力を増し光沢を出して、表面粗さを小さくし、一方、光沢剤の添加量を少なくすることで、無光沢化、すなわち、めっきを構成する金属を柱状に形成し、表面粗さを大きくすることを例示するものである。
【００３２】
（１０）  前記表面処理は、乾式めっきによる硬質金属膜からなる表面コート層によって施され、かつ、炭化チタン、窒化炭素チタン、窒化チタン、ダイアモンドライクカーボンからなる硬質膜の成膜条件を変えて、柱状蒸着膜の太さを中心から端部に向かい、徐々に変えることを特徴とする（７）項に記載の粉末成形装置
【００３３】
本項は、（７）項の表面処理として、表面コートを乾式めっき（蒸着、ＰＶＤ等）によって形成することを例示するものである。
かかる乾式めっきの構成金属が、より粗面化又は非疎面化されるような成膜条件、例えば、構成金属種（ターゲット材種）、ガス分圧、付与電力・付与電圧（正極負極間）、膜厚、成膜時間等によって、柱状に成膜される金属の柱径を太く又は細くして、表面コート面の表面粗さを大きく又は小さく変えるようにする。
なお、表面処理に関し、コーティング膜の膜種類を変えることで、表面粗さとは関係なく、摩擦係数を変えることもできる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、管部材を粉末成形法によって製造するにあたり、当該管部材の長さにかかわらずに、管部材全体を、均一な密度で粉末成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１又は第２の実施形態で用いられる粉末成形装置の概略断面図であって、供給粉末がプレスされる前の図である。
【図２】第１実施形態で用いられる粉末成形装置の概略断面図であって、供給粉末がプレスされた後の図である。
【図３】第２実施形態で用いられる粉末成形装置の概略断面図であって、供給粉末がプレスされた後の図である。
【図４】（ａ）は、第３実施形態で用いられる粉末成形装置の概略断面図、供給粉末がプレスされる前の図、（ｂ）は、同装置における、ダイスの貫通孔内周面、及び／又は、コアマンドレル外周面の表面粗さＲａの分布傾向を概念的に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明に係る第１、２及び３の実施形態について、図１から図４を参照しながら説明する。
【００３７】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態で用いられる粉末成形装置１００の概略的な断面図である。
図１を参照して、粉末成形装置１００の構成について説明する。
粉末成形装置１００は、ダイス２、円筒状の上パンチ３Ａ及び下パンチ３Ｂ、円柱状の上マンドレル１Ａ及び下マンドレル１Ｂ、鼓状の弾性コア６を含む。
【００３８】
ダイス２は、粉末成形装置１００に含まれ、当該装置１００を敷設地面に固定するための図示しない基台（ハウジング）に固着されている。また、ダイス２は、鉛直方向に沿って貫通する、円柱状空間を画成するキャビティＣを含む。このキャビティＣの内周面の径は、上下パンチ３Ａ、３ＢがキャビテイＣの中で摺動可能なように、上下パンチ３Ａ、３Ｂの外径よりやや大きく形成されている。
【００３９】
上下パンチ３Ａ、３Ｂは、少なくとも水平断面が同一寸法、同一形状の円筒状金属体であり、鉛直方向に沿って対称に配置され、かつ鉛直方向に沿ってリニア駆動可能とし、供給された粉末にプレス圧を付与する。
弾性コア６は、和楽器の鼓（つづみ）に略等しい外形を成し、水平方向及び鉛直方向について対称な弾性構造体である（以下、適宜「鼓状弾性コア６」と称する）。また、鉛直方向で、鼓状弾性コア６の中心軸とキャビティＣの中心軸とが一致するように位置決めされる。
【００４０】
鼓状弾性コア６は、好適には、さらに以下の特徴を備える。まず、上面６ａと下面６ｂの端部から鉛直方向に沿って、一定の狭幅のリング状側面６Ａ、６Ｂが形成されている。また、これら側面６Ａ、６Ｂの外径は、上下パンチ３Ａ、３Ｂの内径と略等しく作製されている。また、鼓状弾性コア６の上面６ａ及び下面６ｂの中心に、凹部６ＨＡ、６ＨＢが形成されている。凹部６ＨＡ、６ＨＢの成す内部空間の垂直断面は図１、２に示されるように矩形状である。さらに、鼓状弾性コア６は、上下マンドレル１Ａ、１Ｂによってプレスされて中央部を中心に膨らみ、プレスから解放されると当初の鼓形状に復元する、硬質ウレタンゴム、シリコンゴム等の弾性樹脂材料からなる。
【００４１】
上下マンドレル１Ａ、１Ｂは、鼓状弾性コア６との接面に、上下マンドレル１Ａ、１Ｂの鉛直中心軸と同軸の円柱突起部６ｈａ、６ｈｂをそれぞれ含む。円柱突起部６ｈａ、６ｈｂの外径は、凹部６ＨＡ、６ＨＢの内径と一致しており、もって、円柱突起部６ｈａが凹部６ＨＡに嵌合し、かつ、円柱突起部６ｈｂが凹部６ＨＢに嵌合する。このようにして、上下マンドレル１Ａ、１Ｂと、鼓状弾性コア６とが同一の中心軸を含み、位置決めされている。
【００４２】
次に、図１及び図２を参照して、粉末成形装置１００の作用について説明する。
図１は、粉末材料４が供給された後の粉末成形装置１００の概略断面図を示す。
粉末材料４に関し、例えば、目的とする製品がリング状又は円筒状のフェライト又は希土類磁石の場合は、一定の粒度分布のミクロンオーダに粉砕された磁性粉であり、リング状ボンド磁石の場合は、かかる磁性粉に適量の樹脂結合剤（ボンド剤）を混合した混合粉である。また、管（パイプ）部材の内面に施すライナーの場合は、ゴム粉末を主とする粉末である。
【００４３】
粉末材料４の供給は、好適には以下のように行われる。まず、ダイス２の下方からダイス２のキャビティＣに、下パンチ３Ｂを嵌挿し、さらにこの下パンチ３Ｂに下マンドレル１Ｂを嵌挿し、一定位置に保つ。このとき、下パンチ３Ｂの上端面が下マンドレル３Ｂの上端面から一定距離突き出るようにすることで、下マンドレル１Ｂと下パンチ３Ｂとによって、鼓状弾性コア６の底部を位置決め及び載置をし易くするための凹部を形成するようにする。
【００４４】
そして、この形成された凹部に鼓状弾性コア６を、円柱突起部６ｈｂと凹部６ＨＢとを嵌合するようにして配置する。その結果、鼓状弾性コア６とダイス２との間に、一定間隔の略円筒状の空間（ギャップ）が画成される。このギャップに、図示しないフィーダを用いて上方から、周方向に均等に、粉末材料４を供給する。この際、粉末材料４が好適に均一供給されるように、フィーダをギャップ断面に沿って回転させたり、同時に振動させたり、及び／又は、ダイス２全体を振動させるようにしてもよい。
【００４５】
このようにして、所望の高さ（所定量）に、粉末材料４をギャップに供給し終えたら、下マンドレル１Ｂと下パンチ３Ｂを下方から嵌挿したと同様に、円柱突起部６ｈａと凹部６ＨＡとを嵌合させながら、上マンドレル１Ａと上パンチ３Ａを、上方からダイス２のキャビティＣに嵌挿する。
次に、上下マンドレル１Ａ、１Ｂと上下パンチ３Ａ、３Ｂとを上下から駆動し、粉末材料４をプレスし、充填する。プレス中、鼓状弾性コア６は弾性体であるため、鼓状の側面のくびれがその中間部を中心として徐々に径方向に膨らむように弾性変形していく。そして、ある時点で、図２に示すように、実質的に直円柱状となる。目的とする製品形状が円筒状の場合には、ここで、上下マンドレル１Ａ、１Ｂと上下パンチ３Ａ、３Ｂの駆動を停止する。この弾性変形から停止に係る制御は、事前に試験を行ったり又はコンピュータによるシミュレーションにより、各マンドレル、各パンチの変位線図と、使用する鼓状弾性コア６の形状、物性等から製造条件を決め、その製造条件に沿って自動制御することが好ましい。
【００４６】
この後、ダイス２から上マンドレル１Ａと上パンチ３Ａを抜型する。そして、例えば、ダイス２の上端面２Ａと、粉末成形体４´の下面４Ｂとが一致するところまで、下マンドレル１Ｂ及び下パンチ３Ｂを鉛直上方に比較的低速度で変位させてから、粉末成形体４´をダイス２の上端面２Ａを滑らすようにして、図示しない一時保管ストッカに粉末成形体４´を順次送り、粉末成形体を４´を製造する。
【００４７】
以上、第１実施形態によれば、上下パンチ３Ａ、３Ｂを駆動し、供給された粉体材料をプレスしながら、上下マンドレル１Ａ、１Ｂを駆動して、鼓状弾性コア６（コア部）を円柱状に弾性変形しながら、管状の粉末成形体４´を製造することができる。そのため、従来、管状の粉末成形体４´のうち、上下端部から中央部に向かって粉体材料の密度が低くなりがちとなる不具合があったが、鼓状弾性コア６を弾性変形して円柱状になるように拡径することによって、中央部及びその周辺の粉末が従来よりもプレスが強化されたため、端部周辺と中央部周辺との成形密度の不均一性を解消することができる。すなわち、第１実施形態によれば、管部材を粉末冶金法で製造するに際し、管部材用粉末を、均一密度で粉末成形することが可能となる。
【００４８】
＜第２実施形態＞
第２実施形態で用いられる粉末成形装置１００の、基本的な構成及び作用は、第１実施形態のものと実質同一であるため、その説明は省略する。
ただし、第２実施形態（図３参照）と、第１実施形態（図２参照）とでは、管状の粉末成形体４´´の内周面が中央が膨張した樽状（洋樽状）に形成される点が異なる。
【００４９】
そのためには、第１実施形態で例示的に説明した、上下マンドレル１Ａ、１Ｂと上下パンチ３Ａ、３Ｂの駆動制御において、停止させるタイミングを、さらに遅延させて、鼓状弾性コア６をさらに弾性変形・拡径するようにすればよい。
粉末成形後は、上マンドレル１Ａと上パンチ３Ａを抜型することによって、鼓状弾性コア６が、当初の鼓状に復元するため、その後は、第１実施形態と同様の方法で、粉末成形体４´´をダイス２から取り出すことができる。
【００５０】
このようにして、第２実施形態によっても、鼓状弾性コア６の径方向の変形（拡径）によって、成形密度が低くなりがちな粉末成形体の中央部及びその周辺部の粉末が、さらにプレスされるため、管内部空間が洋樽状に形成されたものであっても、第１実施形態による効果と同一の効果を奏することができる。
【００５１】
＜第３実施形態＞
図４は、（ａ）が第３実施形態で用いられる粉末成形装置２００の概略断面図、（ｂ）が、ダイス２０の貫通孔Ｃ´の内周面及びコアマンドレル７０Ｃの外周面に形成されるべき表面粗さＲａの、鉛直方向における分布の傾向を示す概念的なグラフである。
【００５２】
まず、図４を参照して、粉末成形装置２００の構成について説明する。
粉末成形装置２００は、ダイス２０、上下パンチ３０ａ、３０ｂ、及び支持軸７０Ｒ付きコアマンドレル７０Ｃを含む。
ダイス２０及び上下パンチ３０ａ、３０ｂは、第１、２実施形態のダイ２、上下パンチ３Ａ、３Ｂと実質的に同様なものであるため、これらの説明を省略する
【００５３】
コアマンドレル７０Ｃは、円柱状の金型である。鉛直方向に沿って、コアマンドレル７０Ｃの中心軸とダイス２０のキャビティＣの中心軸Ａは一致している。
また、コアマンドレル７０Ｃは、さらに以下の特徴を備えている。コアマンドレル７０Ｃの外径は、上下パンチ３０ａ、３０ｂの内径よりやや小さく作製されており、かつ、コアマンドレル７０Ｃの高さは、ダイス２０のキャビティの深さ（ダイス２０の高さ）と略同一に形成されている。また、ダイス２０の、コアマンドレル７０Ｃに対向する摺動面、及び／又は、コアマンドレル７０Ｃの、ダイス２０に対向する摺動面に、上下端から中心にかけて徐々に表面粗さ（Ｒａ）が小さくなるように（図４（ｂ）参照）、好適に表面加工又は表面処理が施される。
【００５４】
通常、粉末成形に用いるような、ＪＩＳ規格、ＳＫＤ１１やＳＫＤ６１の鋼からなる金型にはラップ仕上げが施されている。すなわち、当該金型に相当するダイス２０やコアマンドレル７０Ｃの表面粗さＲａは、略０．０３２μｍから０．１２５μｍの範囲のいずれかにラップ仕上げが施されている。第３実施形態では、このラップ仕上げ面の表面粗さＲaの値を、最小値として、図４（ｂ）のグラフのように上下端から中心にかけて徐々に表面粗さ（Ｒａ）が小さくなるように表面粗さＲａを調整する。
【００５５】
表面加工は、サンドブラスタ、レーザアブレーション、酸エッチング等による。サンドブラスタでは、ブラスタ粉の粒径又はブラスタ噴射圧を徐々に変えることで、レーザアブレーションでは、レーザ強度を徐々に変えることで、酸エッチングでは、酸濃度を徐々に変えることで、コアマンドレルＣの摺動面及び／又はダイス２０の摺動面の表面粗さ（Ｒａ）を、上下端から中心にかけて徐々に表面粗さ（Ｒａ）が小さくなるように加工により調整する。
【００５６】
表面処理が湿式めっきによる場合は、例えば、硬質クロムめっき浴を用いた電解めっき処理又は無電解めっき処理によることが好ましい。かかるめっき処理では、光沢剤の添加量を変え、表面粗さをが高める側に無光沢めっきを形成し、表面粗さを低める側に光沢めっきを形成するようにして、上下端から中心にかけて徐々に表面粗さ（Ｒａ）が小さくなるように光沢度を変えて調整する。
【００５７】
表面処理が乾式めっきによる場合は、蒸着法、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉtiｏｎ）法等によって、ＴｉＣ（炭化チタン）、ＴｉＣＮ（窒化炭素チタン）、ＴｉＮ（窒化チタン）、ＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）等の硬質膜を適宜条件を変えて形成し、上下端から中心にかけて徐々に表面粗さ（Ｒａ）が小さくなるようにコーティング膜を形成して調整する。
【００５８】
さらに図４を参照して、粉末成形装置２００の作用について説明する。図４は、粉末材料８０が既に供給されている状態の粉末成形装置２００を示している。粉末材料８０は、第１、２実施形態で用いたものと同様のためその説明を省略する。
【００５９】
第３実施形態では、粉末材料８０の供給は、好適には以下のように行われる。まず、ダイス２０の下方からダイス２０のキャビティＣに、下パンチ３０ｂ及び下パンチ３０ｂにコアマンドレル７０Ｃを嵌挿し、かつ、コアマンドレル７０Ｃの上端面７１Ｃとダイス２０の上端面２１とを一致させる。そして、下パンチ３０ｂが、ダイス２０のキャビティＣの下端周辺から抜け落ちない程度の位置で一定に維持・固定する。
【００６０】
このとき、コアマンドレル７０Ｃとダイス２０との間に、一定間隔の円筒状の空間（ギャップ）が画成される。このギャップに、図示しないフィーダを用いて上方から、周状に均等になるように、粉末材料を均一に供給する。この際、第１、２実施形態と同様に、粉末材料が好適に充填されるように、フィーダを振動させたり、ダイス２０全体を振動させるようにしてもよい。
【００６１】
次に、必要量の粉末材料を円筒状空間に供給した後、上下パンチ３０ａ、３０ｂを駆動し、粉末材料８０をプレスする。そして、上下パンチ３０ａ、３０ｂの、ダイス２０のキャビティＣ´への嵌挿の深さが双方同一となるような位置で上下パンチ３０ａ、３０ｂの駆動を停止させる。すなわち、停止時に粉末成形品４０の高さの半分のところがダイス２０のキャビティＣ´の中間位置（点線ｄで示される、表面粗さＲａが最小となる成形中立ゾーン）になるように停止する。この停止に係る制御もまた、第１、２実施形態と同様に事前に条件を決めて自動制御することが好ましい。
【００６２】
以上、第３実施形態によれば、表面粗さＲａを、図４（ｂ）のグラフに示すような分布の傾向としたため、粉末成形体（８０）と前記ダイス２０との接触面、及び／又は、粉末成形体（８０）とコアマンドレル７０Ｃとの接触面の、摩擦係数が、粉末材料の鉛直方向における両端部から中央部にむけて小さくなり（図４（ｂ）のグラフ参照）、成形密度が低くなりがちであった中央部及びその周辺の粉末が、従来に比べて密に充填し易くすることができる。すなわち、粉末材料がダイス２０の中において鉛直方向全体にわたり、平均した成形密度で粉末材料を成形可能とする。
【００６３】
尚、本発明は、上記の、本実施形態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種々変更を加え得ることは勿論である。
【００６４】
例えば、上下パンチ、上下マンドレル、ダイスのキャビティの水平断面形状を、上記実施形態では円としたが、円以外の形状、例えば、楕円とすることもできる。
また、第３実施形態において、図示しない位置センサ（光センサ）を、ダイス２０の頂面２１及び底面２２に配置し、上下パンチ３０ａ、３０ｂに目的とする嵌挿深さまでマーキングを付しておき、そのマーキングを位置センサに常に感知させ、マーキングがすべてキャビティＣ内に隠れたら、位置センサから、粉末成形装置２００を制御する制御手段（不図示）に信号を送り、上下パンチ３０ａ、３０ｂの駆動を自動停止するようにしてもよい。
【００６５】
また、第３実施形態において、図４（ｂ）のような表面粗さＲａの分布傾向にするにあたり、上記の表面加工と表面処理とを適宜組み合わせるようにしてもよい。例えば、上述した蒸着法、ＰＶＤ法等による各種硬質膜のいずれかを、ダイス２０の、コアマンドレル７０Ｃに対向する摺動面、及び／又は、コアマンドレル７０Ｃの、ダイス２０に対向する摺動面に施した後、サンドブラスター又はレーザアブレーションによって、上下端から中心にかけて徐々に表面粗さ（Ｒａ）が小さくなるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１Ａ：上マンドレル、１Ｂ：下マンドレル、２：ダイス、３Ａ：上パンチ、３Ｂ：下パンチ、４：粉体材料、４´：管状成形体、６：鼓状弾性体、７０Ｃ：コアマンドレル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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