(57)【要約】【課題】金型内で製品形状に流動した鉄粉の疎密差を低減できる鉄粉成形方法を提供する。【解決手段】複数の型１２０Ａ・１２０Ｂ・・１２０Ｅ及び１２５Ａ・１２５Ｂ・・１２５ＥによってキャビティＣを形成する金型１２０で鉄粉Ｆを成形する鉄粉成形工程Ｓ１００であって、鉄粉Ｆを絶縁体容器１１０に入れて撹拌し、鉄粉Ｆを帯電させ、帯電した鉄粉ＦをキャビティＣの表面が絶縁体１３０で覆われた金型１２０に充填し、複数の型１２０Ａ・１２０Ｂ・・１２０Ｅ及び１２５Ａ・１２５Ｂ・・１２５Ｅをそれぞれ可動させて充填された鉄粉Ｆを製品形状になるように流動させ、金型１２０を加圧して製品形状になるように流動された鉄粉Ｆを圧縮する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の型によってキャビティを形成する金型で鉄粉を成形する鉄粉成形方法であって、
鉄粉を絶縁体の容器に入れて撹拌し、該鉄粉を帯電させ、
前記帯電した鉄粉をキャビティの表面が絶縁体で覆われた金型に充填し、
前記複数の型をそれぞれ可動させて前記充填された鉄粉を製品形状になるように流動させ、
前記金型を加圧して前記製品形状になるように流動された鉄粉を圧縮する、
鉄粉成形方法。
【請求項２】
複数の型によってキャビティを形成する金型で鉄粉を成形する鉄粉成形方法であって、
鉄粉を絶縁体の容器に入れて撹拌し、該鉄粉を帯電させ、
前記帯電した鉄粉を金型に充填し、
前記金型に内蔵したコイルによって該金型に磁力を発生させ、かつ、前記複数の型をそれぞれ可動させて前記充填された鉄粉を製品形状になるように流動させ、
前記金型を加圧して前記製品形状になるように流動された鉄粉を圧縮する、
鉄粉成形方法。
【請求項３】
複数の型によってキャビティを形成する金型で鉄粉を成形する鉄粉成形方法であって、
鉄粉を複数の絶縁体の容器に入れ、容器毎に異なる攪拌回数で撹拌して該鉄粉を帯電させ、
前記帯電した鉄粉を、前記各型によって異なる攪拌回数の鉄粉が充填されるように、前記金型に充填し、
前記複数の型をそれぞれ可動させて前記充填された鉄粉を製品形状になるように流動させ、
前記金型を加圧して前記製品形状になるように流動された鉄粉を圧縮する、
鉄粉成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の型によってキャビティを形成する金型で鉄粉を成形する鉄粉成形方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄粉を用いた粉末冶金では、鉄粉を成形金型にて押し固めて鉄粉成形体を成形し、鉄粉成形体を熱処理することにより製品が製造される（例えば、特許文献１）。また、複雑な形状の製品を製造する粉末冶金では、鉄粉を複数の型によってキャビティを形成する金型に充填し、前記金型のキャビティ内に充填された鉄粉を、複数の型をそれぞれ動かすことにより製品形状になるように流動させ、金型を加圧して充填された鉄粉を圧縮することにより製品が製造される。
【０００３】
複数の型をそれぞれ動かして充填された鉄粉を製品形状になるように流動させる際に、金型の隅角部又は先端部に鉄粉が均一に充填されていない場合には、熱処理をする際に製品に割れが発生する場合がある。つまり、粉末冶金では、金型内で製品形状に流動した鉄粉を圧縮する前に、金型内での鉄粉の疎密差がなく均一であることが製品品質の観点から重要な課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９１２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は、金型内で製品形状に流動した鉄粉の疎密差を低減できる鉄粉成形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、複数の型によってキャビティを形成する金型で鉄粉を成形する鉄粉成形方法であって、鉄粉を絶縁体の容器に入れて撹拌し、該鉄粉を帯電させ、前記帯電した鉄粉をキャビティの表面が絶縁体で覆われた金型に充填し、前記複数の型をそれぞれ可動させて前記充填された鉄粉を製品形状になるように流動させ、前記金型を加圧して前記製品形状になるように流動された鉄粉を圧縮するものである。
【０００８】
請求項２においては、複数の型によってキャビティを形成する金型で鉄粉を成形する鉄粉成形方法であって、鉄粉を絶縁体の容器に入れて撹拌し、該鉄粉を帯電させ、前記帯電した鉄粉を金型に充填し、前記金型に内蔵したコイルによって該金型に磁力を発生させ、かつ、前記複数の型をそれぞれ可動させて前記充填された鉄粉を製品形状になるように流動させ、前記金型を加圧して前記製品形状になるように流動された鉄粉を圧縮するものである。
【０００９】
請求項３においては、複数の型によってキャビティを形成する金型で鉄粉を成形する鉄粉成形方法であって、鉄粉を複数の絶縁体の容器に入れ、容器毎に異なる攪拌回数で撹拌して該鉄粉を帯電させ、前記帯電した鉄粉を、前記各型によって異なる攪拌回数の鉄粉が充填されるように、前記金型に充填し、前記複数の型をそれぞれ可動させて前記充填された鉄粉を製品形状になるように流動させ、前記金型を加圧して前記製品形状になるように流動された鉄粉を圧縮するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の鉄粉成形方法によれば、金型内で製品形状に流動した鉄粉のキャビティ内の位置による疎密差を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一実施形態の鉄粉成形工程の流れを示す模式図。
【図２】第二実施形態の鉄粉成形工程の流れを示す模式図。
【図３】第三実施形態の鉄粉成形工程の流れを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第一実施形態］
図１を用いて、鉄粉成形工程Ｓ１００の流れについて説明する。
なお、図１では、鉄粉成形工程Ｓ１００の流れを模式的に表している。
【００１３】
鉄粉成形工程Ｓ１００は、本発明の鉄粉成形方法の第一実施形態である。鉄粉成形工程Ｓ１００は、複数の型１２０Ａ・１２０Ｂ・・１２０Ｅ及び１２５Ａ・１２５Ｂ・・１２５ＥによってキャビティＣを形成する金型１２０で鉄粉Ｆを成形するものである。
【００１４】
ステップＳ１１０において、作業者は、鉄粉Ｆを帯電させる。本実施形態では、鉄粉Ｆを絶縁体容器１１０に充填して攪拌棒１１１により撹拌することによって帯電させる。また、本実施形態では、絶縁体容器１１０は、ポリエチレン製とされている。
【００１５】
なお、本実施形態では、攪拌棒１１１によって撹拌する構成としたがこれに限定されない。例えば、鉄粉Ｆを充填した絶縁体容器１１０を揺動することにより、鉄粉Ｆを帯電させる構成（摩擦帯電）であっても良い。また、例えば、接触帯電、剥離帯電又はイオン照射による帯電手段であっても良い。
【００１６】
ステップＳ１２０において、作業者は、帯電した鉄粉Ｆを金型１２０に充填する。金型１２０は、複数の型１２０Ａ・１２０Ｂ・・１２０Ｅ及び１２５Ａ・１２５Ｂ・・１２５ＥによってキャビティＣを形成するプレス用の金型１２０である。キャビティＣの表面は、絶縁体１３０で覆われている。本実施形態の絶縁体１３０は、塩化ビニルシートとされている。
【００１７】
なお、本実施形態では、キャビティＣ表面を絶縁体１３０（塩化ビニルシート）で覆う構成としたがこれに限定されない。例えば、キャビティＣ表面をシート状の絶縁体（ポリエチレン、エポキシ樹脂）、或いは、フィルム状の絶縁体（塩化ビニル、フェノール樹脂）で覆う構成であっても良い。
【００１８】
また、例えば、キャビティＣ表面をフッ素樹脂、ガラス、セラミック等でコーティングする構成であっても良い。さらに、例えば、キャビティＣ表面にエンジニアリングプラスチックを設置する構成であっても良い。
【００１９】
ステップＳ１３０において、作業者は、複数の型１２０Ａ・１２０Ｂ・・１２０Ｅ及び１２５Ａ・１２５Ｂ・・１２５Ｅをそれぞれ可動させて、金型１２０（キャビティＣ）に充填された鉄粉Ｆが製品形状になるように流動させる。このとき、キャビティＣ表面を覆っていた絶縁体１３０は、キャビティＣが製品形状に変形することに伴って、製品形状に沿った形状に変形する。
【００２０】
ステップＳ１４０において、作業者は、金型１２０を加圧して充填された鉄粉Ｆを圧縮し、鉄粉Ｆの製品形状の成形体を成形する（図示略）。
【００２１】
鉄粉成形工程Ｓ１００の作用について説明する。
【００２２】
ステップＳ１１０では、絶縁体容器１１０に充填された鉄粉Ｆが攪拌棒１１１によって撹拌される。このとき、鉄粉Ｆには鉄以外の絶縁性成分が含有されているため、鉄粉Ｆを絶縁体容器１１０内で攪拌することによって鉄粉Ｆが帯電する。
【００２３】
ステップＳ１２０では、帯電した鉄粉Ｆが金型１２０に充填される。
【００２４】
ステップＳ１３０では、複数の型１２０Ａ・１２０Ｂ・・１２０Ｅが、キャビティＣが製品形状になるように、それぞれ可動する。このとき、キャビティＣの表面を覆っていた絶縁体１３０が、キャビティＣが製品形状に変形することに伴って製品形状に沿った形状に変形する。また、金型１２０（キャビティＣ）に充填された鉄粉Ｆは、キャビティＣが製品形状に変形することに伴って、製品形状になるように流動する。
【００２５】
このとき、帯電した鉄粉Ｆが絶縁体１３０に接触すると引き付けられる性質があることから、製品形状になるように流動する鉄粉Ｆは、キャビティＣの表面を覆う絶縁体１３０に引き付けられる。そのため、キャビティＣの表面の隅角部又は先端部に鉄粉Ｆが流動し易くなり、製品形状になるように流動する鉄粉ＦのキャビティＣ内の位置による疎密差が減少する。
【００２６】
鉄粉成形工程Ｓ１００の効果について説明する。
鉄粉成形工程Ｓ１００によれば、金型１２０のキャビティＣ内で製品形状となるように流動した鉄粉ＦのキャビティＣ内の位置による疎密差を低減できる。
［第二実施形態］
【００２７】
図２を用いて、鉄粉成形工程Ｓ２００の流れについて説明する。
なお、図２では、鉄粉成形工程Ｓ２００の流れを模式的に表している。
【００２８】
鉄粉成形工程Ｓ２００は、本発明の鉄粉成形方法の第二実施形態である。鉄粉成形工程Ｓ２００は、複数の型２２０Ａ・２２０Ｂ・・２２０Ｅ及び２２５Ａ・２２５Ｂ・・２２５ＥによってキャビティＣを形成する金型２２０で鉄粉Ｆを成形するものである。
【００２９】
ステップＳ２１０において、作業者は、鉄粉Ｆを帯電させる。本実施形態では、鉄粉Ｆを絶縁体容器２１０に充填して攪拌棒２１１によって撹拌する。本実施形態では、絶縁体容器２１０は、ポリエチレン製とされている。
【００３０】
なお、本実施形態では、攪拌棒２１１によって撹拌する構成としたがこれに限定されない。例えば、鉄粉Ｆを充填した絶縁体容器２１０を揺動することにより、鉄粉Ｆを帯電させる構成（摩擦帯電）であっても良い。また、例えば、接触帯電、剥離帯電又はイオン照射による帯電手段であっても良い。
【００３１】
ステップＳ２２０において、作業者は、帯電した鉄粉Ｆを金型２２０に充填する。金型２２０は、複数の型２２０Ａ・２２０Ｂ・・２２０Ｅ及び２２５Ａ・２２５Ｂ・・２２５ＥによってキャビティＣを形成するプレス用の金型２２０である。
【００３２】
金型２２０を構成する型の一部（本実施形態では、２２０Ｂ・２２０Ｄ及び２２５Ｂ・２２５Ｄ）にはコイル２３０が内蔵されている。コイル２３０は、電源装置（図示略）に接続されている。コイル２３０は、各型２２０Ｂ・２２０Ｄ及び２２５Ｂ・２２５Ｄにおける、キャビティＣの近傍に埋設されている。
【００３３】
ステップＳ２３０において、作業者は、複数の型２２０Ａ・２２０Ｂ・・２２０Ｅ及び２２５Ａ・２２５Ｂ・・２２５Ｅをそれぞれ可動させて、金型２２０（キャビティＣ）に充填された鉄粉Ｆが製品形状になるように流動させる。同時に、電源装置によってコイル２３０に電流を流し、キャビティＣ表面に磁力を発生させる。
【００３４】
ステップＳ２４０において、作業者は、金型２２０を加圧して充填された鉄粉Ｆを圧縮し、鉄粉Ｆの製品形状の成形体を成形する（図示略）。
【００３５】
鉄粉成形工程Ｓ２００の作用について説明する。
【００３６】
ステップＳ２１０では、絶縁体容器２１０に充填された鉄粉Ｆが攪拌棒２１１によって撹拌される。このとき、鉄粉Ｆに鉄以外の絶縁性成分が含有されているため、鉄粉Ｆを絶縁体容器２１０で攪乱することによって鉄粉Ｆが帯電する。
【００３７】
ステップＳ２２０では、帯電した鉄粉Ｆが金型２２０に充填される。
【００３８】
ステップＳ２３０では、複数の型２２０Ａ・２２０Ｂ・・２２０Ｅが、キャビティＣが製品形状になるように、それぞれ可動する。同時に、コイル２３０には電流が流れ、キャビティＣの表面に磁力を発生する。また、金型２２０（キャビティＣ）に充填された鉄粉Ｆは、キャビティＣが製品形状に変形することに伴って、製品形状になるように流動する。
【００３９】
このとき、帯電した鉄粉Ｆには、磁力の影響を受けることによってローレンツ力が作用する。そのため、製品形状になるように流動する鉄粉Ｆは、コイル２３０が埋設される型２２０Ｂ・２２０Ｄ及び２２５Ｂ・２２５ＤのキャビティＣの表面に引き付けられる。そのため、キャビティＣの表面の隅角部又は先端部に鉄粉Ｆが流動し易くなり、製品形状になるように流動する鉄粉ＦのキャビティＣ内の位置による疎密差が低減する。
【００４０】
なお、ローレンツ力は、磁力と直交する方向に働くものである。そのため、それぞれのコイル２３０は、鉄粉Ｆに作用させるローレンツ力がキャビティＣの表面の隅角部又は先端部に向かうように配置されている、或いは、電流の流れ（正負）が決定されるものとする。
【００４１】
鉄粉成形工程Ｓ２００の効果について説明する。
鉄粉成形工程Ｓ２００によれば、金型２２０のキャビティＣ内で製品形状となるようにに流動した鉄粉ＦのキャビティＣ内の位置による疎密差を低減できる。
［第三実施形態］
【００４２】
図３を用いて、鉄粉成形工程Ｓ３００の流れについて説明する。
なお、図３では、鉄粉成形工程Ｓ３００の流れを模式的に表している。
【００４３】
鉄粉成形工程Ｓ３００は、本発明の鉄粉成形方法の第三実施形態である。鉄粉成形工程Ｓ３００は、複数の型３２０Ａ・３２０Ｂ・・３２０Ｅ及び３２５Ａ・３２５Ｂ・・３２５ＥによってキャビティＣを形成する金型３２０で鉄粉Ｆ１・Ｆ２・Ｆ３を成形するものである。
【００４４】
ステップＳ３１０において、作業者は、鉄粉Ｆ１・Ｆ２・Ｆ３を帯電させる。本実施形態では、鉄粉Ｆを複数の容器３１１・３１２・３１３に充填して攪拌棒３１５によって撹拌する。
【００４５】
本実施形態では、各容器３１１・３１２・３１３における鉄粉Ｆの撹拌回数を異なるものとして、各容器３１１・３１２・３１３の鉄粉Ｆを、同一容積の容器に充填したときの充填量（充填密度）が異なる鉄粉Ｆ１・Ｆ２・Ｆ３に構成するものとする。なお、鉄粉の撹拌回数と充填量は比例することが分かっている。本実施形態では、容器３１１、容器３１２、容器３１３の順に撹拌回数を多くし、鉄粉Ｆ１、鉄粉Ｆ２、鉄粉Ｆ３の順に、同一容積の容器に充填したときの充填量が多い（充填密度が高くなる）ものとしている。
【００４６】
なお、本実施形態では、攪拌棒３１５によって撹拌する構成としたがこれに限定されない。例えば、鉄粉Ｆ１・Ｆ２・Ｆ３を充填した絶縁体容器３１１・３１２・３１３をそれぞれ揺動することにより、鉄粉Ｆ１・Ｆ２・Ｆ３を帯電させる構成（摩擦帯電）であっても良い。また、例えば、接触帯電、剥離帯電又はイオン照射による帯電手段であっても良い。
【００４７】
ステップＳ３２０において、作業者は、帯電した鉄粉Ｆ１・Ｆ２・Ｆ３を金型３２０に充填する。金型３２０は、複数の型３２０Ａ・３２０Ｂ・・３２０Ｅ及び３２５Ａ・３２５Ｂ・・３２５ＥによってキャビティＣを形成するプレス用の金型３２０である。
【００４８】
このとき、例えば、隅角部又は先端部が多い型３２０Ｄには、充填密度が最も高くなる容器３１１内の鉄粉Ｆ１を充填する。一方、隅角部又は先端部が少ない型３２０Ｂには、充填密度が２番目に高い容器３１２内の鉄粉Ｆ２を充填する。また、隅角部又は先端部が全くない型３２０Ｃには、充填密度が最も低くなる容器３１３内の鉄粉Ｆ３を充填する。
【００４９】
ステップＳ３３０において、作業者は、複数の型３２０Ａ・３２０Ｂ・・３２０Ｅ及び３２５Ａ・３２５Ｂ・・３２５Ｅをそれぞれ可動させて、金型３２０（キャビティＣ）に充填された鉄粉Ｆ１・Ｆ２・Ｆ３が製品形状になるように流動させる。
【００５０】
ステップＳ３４０において、作業者は、金型３２０を加圧して充填された鉄粉Ｆ１・Ｆ２・Ｆ３を圧縮し、鉄粉Ｆ１・Ｆ２・Ｆ３の製品形状の成形体を成形する（図示略）。
【００５１】
鉄粉成形工程Ｓ３００の作用について説明する。
【００５２】
ステップＳ３１０では、容器３１１・３１２・３１３に充填された鉄粉Ｆ１・Ｆ２・Ｆ３が攪拌棒３１５によってそれぞれ異なった回数で撹拌される。
【００５３】
ステップＳ３２０では、帯電した鉄粉Ｆ１・Ｆ２・Ｆ３がそれぞれ金型３２０の型３２０Ｂ・３２０Ｃ・３２０Ｄに充填される。
【００５４】
ステップＳ３３０では、複数の型３２０Ａ・３２０Ｂ・・３２０Ｅ及び３２５Ａ・３２５Ｂ・・３２５Ｅが、キャビティＣが製品形状になるように、それぞれ可動する。このとき、金型２２０（キャビティＣ）に充填された鉄粉Ｆ１・Ｆ２・Ｆ３は、キャビティＣが製品形状に変形することに伴って、製品形状になるように流動する。
【００５５】
このとき、隅角部又は先端部が多い型３２０Ｄには充填密度が最も高くなる鉄粉Ｆ１が充填され、隅角部又は先端部が少ない型３２０Ｂには充填密度が鉄粉Ｆ１より低い鉄粉Ｆ２が充填され、隅角部又は先端部が全くない型３２０Ｃには鉄粉Ｆ２より充填密度が低い鉄粉Ｆ３が充填されるため、隅角部又は先端部に充填密度の高い鉄粉Ｆが流動することになる。そのため、キャビティＣの表面の隅角部又は先端部に鉄粉Ｆ１・Ｆ２が流動し易くなり、製品形状になるように流動する鉄粉Ｆ１・Ｆ２・Ｆ３のキャビティＣ内の位置による疎密差が低減する。
【００５６】
このように、各型３２０Ｂ・３２０Ｃ・３２０ＤにおけるキャビティＣの形状に応じて異なる攪拌回数の鉄粉Ｆ１・Ｆ２・Ｆ３を充填するように構成して、鉄粉Ｆ１・Ｆ２・Ｆ３のキャビティＣ内の位置による疎密差を低減している。
【００５７】
鉄粉成形工程Ｓ３００の効果について説明する。
鉄粉成形工程Ｓ３００によれば、金型３２０のキャビティＣ内で製品形状に流動した鉄粉Ｆ１・Ｆ２・Ｆ３のキャビティＣ内の位置による疎密差を低減できる。
【符号の説明】
【００５８】
１１０    絶縁体容器
１１１    棒
１２０    金型
１３０    絶縁体
Ｆ        鉄粉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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