(57)【要約】【課題】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、金型１２０のキャビティＣの表面の所定部分Ｒを加熱し、鉄粉Ｆを、キャビティＣの表面の所定部分Ｒが加熱された金型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、
前記金型のキャビティの表面の所定部分を加熱し、
前記鉄粉を、前記キャビティの表面の所定部分が加熱された金型に充填し、
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。
【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、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２００６−１７６８１６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キャビティ内の位置による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、前記金型のキャビティの表面の所定部分を加熱し、前記鉄粉を、前記キャビティの表面の所定部分が加熱された金型に充填し、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。
【発明の効果】
【０００８】
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】
【０００９】
【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】
【００１０】
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。
【００１１】
鉄粉成形工程Ｓ１００は、本発明の鉄粉成形方法に係る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。
【００１２】
鉄粉成形工程Ｓ１００は、特に金型１２０のキャビティＣ内で鉄粉Ｆの流動距離が大きい部分が存在する場合に使用されるものである。
【００１３】
ステップＳ１１０において、作業者は、金型１２０のキャビティＣの表面の一部である所定部分Ｒを加熱する。具体的には、作業者は、金型１２０のキャビティＣの表面の所定部分Ｒを赤外線照射装置１３０によって加熱する。赤外線照射装置１３０は、産業ロボット（図示略）によって自在に移動できるように支持されている。
【００１４】
なお、所定部分Ｒとは、複数の型１２０Ａ・１２０Ｂ・・１２０Ｅ及び１２５Ａ・１２５Ｂ・・１２５Ｅを可動させてキャビティＣが製品形状に変形した際に、鉄粉Ｆの流動距離が大きくなる部分に接する金型１２０のキャビティＣの表面部分である。
【００１５】
言い換えれば、所定部分Ｒは、鉄粉Ｆを金型１２０に充填して、複数の型１２０Ａ・１２０Ｂ・・１２０Ｅ及び１２５Ａ・１２５Ｂ・・１２５ＥをキャビティＣが製品形状となるように可動させた際に、キャビティＣ内において鉄粉Ｆの密度が相対的に疎となる部分に対応する部分である。
【００１６】
具体的には、所定部分Ｒは、複数の型１２０Ａ・１２０Ｂ・・１２０Ｅ及び１２５Ａ・１２５Ｂ・・１２５Ｅを可動させた際に、そのキャビティ表面が、他の型１２０Ｂ・１２０Ｄ・１２５Ｂ・１２５Ｄのキャビティ表面よりもキャビティＣ内側に突出することとなる、型１２０Ｃ・１２５ＣのキャビティＣに隣接する角部である。
【００１７】
ステップＳ１２０において、作業者は、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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）。
【００２０】
鉄粉成形工程Ｓ１００の作用について説明する。
【００２１】
ステップＳ１１０では、金型１２０のキャビティＣの表面の所定部分Ｒが赤外線照射装置１３０によって加熱される。このとき、加熱に赤外線を用いることで、所定部分Ｒのみを加熱し、所定部分Ｒが１秒以下の短時間で５０〜６０℃上昇される。
【００２２】
ステップＳ１２０では、鉄粉Ｆが金型１２０に充填される。このとき、金型１２０のキャビティＣの表面の所定部分Ｒは温度が十分に上昇した状態である。
【００２３】
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、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。
【００２４】
ここで、金型１２０に鉄粉Ｆを充填する際には、鉄粉Ｆの温度が高いほど鉄粉Ｆの金型１２０への充填量が多くなる（鉄粉Ｆの密度が大きくなる）ことが分かっている。
【００２５】
また、複数の型１２０Ａ・１２０Ｂ・・１２０Ｅ及び１２５Ａ・１２５Ｂ・・１２５Ｅを可動させて、鉄粉Ｆを流動させた際には、鉄粉Ｆは流動性が良くないため、鉄粉Ｆの流動距離が大きい部分において、充填密度に疎密が発生する。
【００２６】
そのため、金型１２０における、流動距離が大きい鉄粉Ｆが接する部分となる所定部分Ｒを加熱することにより、密度が疎になり易い部分の鉄粉Ｆの温度を上昇させて、当該疎になり易い部分の鉄粉Ｆの密度を大きくするようにしている。
【００２７】
つまり、複数の型１２０Ａ・１２０Ｂ・・１２０Ｅ及び１２５Ａ・１２５Ｂ・・１２５Ｅを可動させてキャビティＣが製品形状に変形した際に、鉄粉Ｆの流動距離が多く、鉄粉Ｆの密度が相対的に疎となり易い部分に接する金型１２０の表面部分（所定部分Ｒ）を予め加熱することによって、鉄粉Ｆの流動量を多くして、密度が小さくなりがちな部分の密度を大きくし、キャビティＣ内の位置による疎密差を低減できる。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
鉄粉成形工程Ｓ２００は、本発明の鉄粉成形方法に係る第二実施形態である。鉄粉成形工程Ｓ２００は、上型２２０Ａと下型２２０Ｂと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。
【００３１】
ステップＳ２１０において、作業者は、鉄粉Ｆを金型２２０に充填する。具体的には、まず、金型２２０の下型２２０Ｂに鉄粉Ｆを充填する。
【００３２】
ステップＳ２２０において、作業者は、金型２２０の上型２２０ＡのキャビティＣの表面を加熱する。具体的には、作業者は、金型２２０の上型２２０ＡのキャビティＣの表面を赤外線照射装置２３０によって加熱する。赤外線照射装置２３０は、産業ロボット（図示略）によって自在に移動できるように支持されている。
【００３３】
なお、上型２２０ＡのキャビティＣの表面は、上型２２０Ａを加圧して下型２２０Ｂに充填された鉄粉Ｆを圧縮した際に、キャビティＣ内において鉄粉Ｆの密度が相対的に疎となる部分に対応する部分である。
【００３４】
ステップＳ２３０において、作業者は、金型２２０の上型２２０Ａを下型２２０Ｂに向けて可動させて、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上型２２０Ａ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。
【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、鉄粉Ｆが金型２２０の下型２２０Ｂに充填される。このとき、鉄粉Ｆは、下型２２０Ｂに向けて自由落下によって充填される。そのため、キャビティＣの内部では、キャビティＣの上部で密度が小さく、キャビティＣの下部で密度が大きい鉄粉Ｆの疎密差が生じる。
【００３７】
ステップＳ２２０では、金型２２０の上型２２０ＡのキャビティＣの表面が赤外線照射装置２３０によって加熱される。このとき、赤外線を用いることで、上型２２０Ａの表面のみを加熱し、上型２２０Ａの表面が１秒以下の短時間で５０〜６０℃上昇される。
【００３８】
ステップＳ２３０では、金型２２０の上型２２０Ａが下型２２０Ｂに向けて可動されて、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上型２２０Ａが加圧されて充填された鉄粉Ｆが圧縮され、鉄粉Ｆの製品形状の成形体が成形される。このとき、上型２２０ＡのキャビティＣの表面は、温度が十分に上昇した状態である。
【００３９】
ここで、金型２２０に鉄粉Ｆを充填する際には、鉄粉Ｆの温度が高いほど鉄粉Ｆの金型２２０への充填量が多くなる（鉄粉Ｆの密度が大きくなる）ことが分かっている。そのため、赤外線照射装置２３０によって加熱され、金型２２０の温度が上昇された上型２２０Ａの表面の近傍では、鉄粉Ｆの流動量が多く、鉄粉Ｆの密度が大きくなる。
【００４０】
言い換えれば、金型２２０の上型２２０ＡのキャビティＣの表面を予め加熱して、上型２２０Ａの当該加熱された部分を、鉄粉Ｆの密度が相対的に小さくなりがちなキャビティＣの上部に接触させることにより、キャビティＣの上部における鉄粉Ｆの密度を大きくし、キャビティＣ内の位置による疎密差を低減できる。
【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。
【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に係る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Ｆを成形するものである。
【００４４】
鉄粉成形工程Ｓ３００は、特に、金型３２０をキャビティＣに充填された鉄粉Ｆが製品形状になるように移動させた際に、金型３２０のキャビティＣ内で隅角部が多く存在する場合に使用されるものである。
【００４５】
ステップＳ３１０において、作業者は、金型３２０のキャビティＣの表面の一部である所定部分Ｑを加熱する。具体的には、作業者は、金型３２０のキャビティＣの表面の所定部分Ｑを赤外線照射装置３３０によって加熱する。赤外線照射装置３３０は、産業ロボット（図示略）によって自在に移動できるように支持されている。
【００４６】
なお、所定部分Ｑとは、複数の型３２０Ａ・３２０Ｂ・・３２０Ｅ及び３２５Ａ・３２５Ｂ・・３２５Ｅを可動させてキャビティＣが製品形状に変形した際に、隅角部を形成する金型３２０のキャビティＣの表面部分である。
【００４７】
言い換えれば、所定部分Ｑは、鉄粉Ｆを金型３２０に充填して、複数の型３２０Ａ・３２０Ｂ・・３２０Ｅ及び３２５Ａ・３２５Ｂ・・３２５ＥをキャビティＣが製品形状となるように可動させた際に、キャビティＣ内において鉄粉Ｆの密度が相対的に疎となる部分に対応する部分である。
【００４８】
具体的には、所定部分Ｑは、複数の型３２０Ａ・３２０Ｂ・・３２０Ｅ及び３２５Ａ・３２５Ｂ・・３２５Ｅを可動させた際に、隅角部を形成することとなる、型３２０Ｂ・３２０Ｃ・３２０Ｄ・３２５Ｂ・３２５Ｃ・３２５ＤのキャビティＣに隣接する角部、および型３２０Ａ・３２０Ｅ・３２５Ａ・３２５Ｅにおける型３２０Ｂ・３２０Ｄ・３２５Ｂ・３２５Ｄの前記角部に隣接する部分である。
【００４９】
ステップＳ３２０において、作業者は、鉄粉Ｆ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。
【００５０】
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Ｆが製品形状になるように流動させる。
【００５１】
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）。
【００５２】
鉄粉成形工程Ｓ３００の作用について説明する。
【００５３】
ステップＳ３１０では、金型３２０のキャビティＣの表面の所定部分Ｑが赤外線照射装置３３０によって加熱される。このとき、加熱に赤外線を用いることで、所定部分Ｑのみを加熱し、所定部分Ｑが１秒以下の短時間で５０〜６０℃上昇される。
【００５４】
ステップＳ３２０では、鉄粉Ｆが金型３２０に充填される。このとき、金型３２０のキャビティＣの表面の所定部分Ｑは温度が十分に上昇した状態である。
【００５５】
ステップＳ３３０では、複数の型３２０Ａ・３２０Ｂ・・３２０Ｅ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３２０（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。
【００５６】
ここで、金型３２０に鉄粉Ｆを充填する際には、鉄粉Ｆの温度が高いほど鉄粉Ｆの金型３２０への充填量が多くなる（鉄粉Ｆの密度が大きくなる）ことが分かっている。また、複数の型３２０Ａ・３２０Ｂ・・３２０Ｅ及び３２５Ａ・３２５Ｂ・・３２５Ｅを可動させて、鉄粉Ｆを流動させた際には、鉄粉Ｆは流動性が良くないため、キャビティＣ内の隅角部には鉄粉Ｆがいきわたりにくく、前記隅角部の充填密度が疎となり易い。
【００５７】
そのため、金型３２０におけるキャビティＣの隅角部を形成する部分である所定部分Ｑを加熱することにより、密度が相対的に疎になり易い部分の鉄粉Ｆの温度を上昇させて、当該疎になり易い部分の鉄粉Ｆの密度を大きくするようにしている。
【００５８】
つまり、複数の型３２０Ａ・３２０Ｂ・・３２０Ｅ及び３２５Ａ・３２５Ｂ・・３２５Ｅを可動させてキャビティＣが製品形状に変形した際に、キャビティＣの隅角部に接する金型３２０の表面部分（所定部分Ｑ）を予め加熱することによって、鉄粉Ｆの流動量を多くして、なり密度が小さくなりがちな隅角部の密度を大きくし、キャビティＣ内の位置による疎密差を低減できる。
【００５９】
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。
【００６０】
なお、前述の第一実施形態〜第三実施形態においては、金型１２０・２２０・３２０を赤外線の照射により加熱することで鉄粉Ｆの温度を上昇させたが、これに限るものではなく、マイクロ波の照射や、レーザ光の照射や、誘導加熱により金型１２０・２２０・３２０を加熱することで鉄粉Ｆの温度を上昇させることも可能である。
【００６１】
また、金型１２０・２２０・３２０におけるキャビティＣ面の全体、または加熱される部分のみを、吸温性を有する材質にて覆うことにより、金型１２０・２２０・３２０における加熱部分を高温に維持することが可能となる。
【００６２】
この場合、吸温性を有する材質に断熱性を有する材質を組み合わせることで、金型１２０・２２０・３２０における加熱部分の保温効果を高めることができる。また、熱伝導率の異なる複数の材質（例えばカーボンナノチューブと二酸化ケイ素）、によりキャビティＣ面を被覆することで、金型１２０・２２０・３２０における加熱部分の保温効果を高めることもできる。
【符号の説明】
【００６３】
１２０    金型
１３０    赤外線照射装置
Ｆ        鉄粉
Ｒ        所定部分
【図１】
2015137396.tif 000003
【図２】
2015137396.tif 000004
【図３】
2015137396.tif 000005