(57)【要約】【課題】熱処理がなされる焼結部品についても、その部品の寸法精度を１回のサイジングによって高めることを可能ならしめる。【解決手段】焼結部品Ａを、ダイ１に設けたサイジング代付与穴１ｂ内で上パンチ３と下パンチ４により上下に圧縮してこの部品Ａの外形側面に一定のサイジンング代Ｐ２を生じさせ、その後、焼結部品Ａをサイジング穴１ａに通して押し抜くようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結部品を上下から加圧して外形側面のサイジング代が一定の部品を得る工程と、その後に部品の外形側面をサイジングする工程とを経る焼結部品のサイジング方法。
【請求項２】
焼結部品を上下から加圧する工程において、加圧による部品の側方への変形量を規制して外形側面のサイジング代を一定させる請求項１に記載の焼結部品のサイジング方法。
【請求項３】
ダイと上パンチおよび下パンチを用いて焼結部品の上下からの加圧と、加圧後の外形側面のサイジングを行う請求項１または２に記載の焼結部品のサイジング方法。
【請求項４】
前記ダイに、サイジング穴とその穴の下部に連なるサイジング穴よりも大径のサイジング代付与穴を設け、焼結部品を前記サイジング代付与穴の内部において当該部品の外形側面がサイジング代付与穴の内面に拘束されるように上下のパンチで加圧し、その後、サイジング穴に通して押し抜くようにした請求項３に記載の焼結部品のサイジング方法。
【請求項５】
サイジング穴の下部にサイジング穴よりも大径のサイジング代付与穴を連ねて設けたダイと、このダイの中に対向して進入させる上パンチ及び下パンチを組み合わせて構成される焼結部品のサイジング用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、寸法精度に優れる焼結部品を生産性良く製造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サイジング金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄系焼結部品の中には、高精度であることと、焼結後に熱処理（焼入れ）がなされていることが要求されるものがある。例えば、内接歯車式ポンプのインナー、アウターの各焼結ロータや変速機の焼結歯車などにはその様な要求がなされる。
【０００３】
この２つの要求を満たすために、従来は、金属粉末の圧縮成形後に、焼結→油漬→サイジング（寸法矯正）→脱油→熱処理→ショットブラスティング→油漬の各工程を経ている。この方法では、サイジングを熱処理前に行って熱処理での寸法ばらつきを抑え、熱処理での寸法ばらつきを要求範囲に抑えることができなかったものについては、熱処理後に再度サイジングを行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
熱処理した焼結部品は、降伏点が高くなって弾性変形量が増大する。このため、熱処理での寸法ばらつきが大きくなると、再サイジングによる寸法矯正が思い通りにできず、寸法不良で部品を廃却せざるを得ないことがあった。
【０００５】
熱処理した焼結部品の寸法矯正をサイジングによって確実に、高精度に行うことができれば、前述の焼結〜２度目の油漬後の再サイジングまでの８工程を、焼結→熱処理→サイジング（寸法矯正）の３工程に減少させて量産性の大幅向上とコスト低減を図ることができる。また、場合によっては、焼結工程での冷却速度を速くして焼入れ効果を生じさせるシンターハードニング処理を行って焼結と熱処理の工程を統合したより好ましい焼結部品の製造技術を確立することもできる。
【０００６】
しかしながら、熱処理後のサイジングではサイジング前の寸法ばらつきが大きいと満足な部品精度が得られず、このことが、高精度と焼入れを共に必要とする焼結部品の製造工程削減、コスト削減を図る上での妨げとなっていた。
【０００７】
なお、特開平７−８０５４９号公報に、歯面をしごき加工するしごき加工面と、歯部の歯先面との間に微小クリアランスを形成するクリアランス成形面とをもつしごき型を用いて熱処理後に歯型寸法の矯正を行う技術が示されているが、熱処理した部品の外形側面の全体について寸法矯正が要求される場合には同公報の技術では対応できないし、材料の一部をクリアランス部に逃がしながら単にしごくだけでは、弾性変形の抑制も不充分になる。
【０００８】
そこで、この発明は、熱処理後の焼結部品についても高精度の外形寸法矯正を可能ならしめるサイジング方法とサイジング用金型を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、焼結部品を上下から加圧して外形側面のサイジング代が一定の部品を得る工程と、その後に部品の外形側面をサイジングする工程とを経る焼結部品のサイジング方法を提供する。
【００１０】
焼結部品を上下から加圧する工程において外形側面のサイジング代を一定させることは、加圧による焼結部品の側方への変形量を規制する方法で行える。
【００１１】
また、この方法は、ダイと上パンチおよび下パンチを用いて実施することができる。
【００１２】
上下の加圧とサイジングは、ダイに、サイジング穴とその穴の下部に連なるサイジング穴よりも大径のサイジング代付与穴を設け、焼結部品を前記サイジング代付与穴の内部において当該部品の外形側面がサイジング代付与穴の内面に拘束されるように上下のパンチで加圧し、その後、部品をサイジング穴に通して押し抜く方法を採ると、一連の工程の中で実施することができる。
【００１３】
この方法の実施に用いる焼結部品のサイジング用金型は、サイジング穴の下部にサイジング穴よりも大径のサイジング代付与穴を連ねて設けたダイと、このダイの中に対向して進入させる上パンチ及び下パンチを組み合わせて構成される。この発明においては、かかるサイジング用金型も併せて提供する。
【００１４】
【作用】
焼結部品を上下に圧縮すると、この部品が変形して部品の外形寸法が増加する。このとき、焼結部品の内部に存在する気孔が横長形状となるように押し潰される。この上下の圧縮による変形がその後に行うサイジングでの寸法矯正効果を高め、部品の寸法精度を安定させることを見出した。
【００１５】
上下の圧縮を予め行うと、部品に外形寸法を小さくする方向の力（収縮力）が働き、この力がサイジングで生じる弾性変形量を低減させ、それによって熱処理した部品についても優れた寸法精度が安定して得られると思われる。
【００１６】
なお、この発明の方法を、サイジング穴とサイジング代付与穴を有するダイと上下パンチを用いて実施すると、上下からの加圧、その後のサイジングの２モードを１アクションで実施することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の方法の実施形態を図１乃至図３に基づいて説明する。図１は、内接歯車式ポンプのインナーロータのサイジングに利用する金型の一例を示している。図中１はダイ、２はコア、３は上パンチ、４は下パンチである。
【００１８】
ダイ１には、焼結部品即ちインナーロータの外周面（外形側面）の寸法矯正を行うサイジング穴１ａと、その穴１ａよりも僅かに大径のサイジング代付与穴１ｂを上下に連ねて設けてある。
【００１９】
サイジング穴１ａとサイジング代付与穴１ｂの穴径差は、直径で０．２ｍｍ程度（半径で０．１ｍｍ程度）にするのが好ましい。
【００２０】
上パンチ３と下パンチ４は、サイジング対象のインナーロータの断面形状と同一断面形状を有するものにしてある。
【００２１】
この発明の方法によるサイジング工程では、図２（ａ）に示すように、先ず、焼結部品（前述のインナーロータなど）Ａを上死点にある下パンチ４上にセットする。そして、下パンチ４を降下させながら上パンチ３で焼結部品Ａをダイ１とコア２の間に押し込み、コア２によるワークの穴のサイジングを行う。焼結部品Ａは穴の無いものも考えられ、この時にはコア２は存在せず、穴のサイジングはなされない。
【００２２】
焼結部品Ａがサイジング代付与穴１ｂの中に完全に入り込んだら下パンチ４の動きを止め、この状態で上パンチ３をさらに押し下げて図２（ｂ）に示すように、焼結部品Ａを上下方向に加圧する。
【００２３】
この加圧によって焼結部品Ａが圧縮され、サイジング代付与穴１ｂとの隙間に材料が逃げてサイジング代付与穴１ｂの内面に拘束されるところまで焼結部品Ａが変形する。このときの変形量（外径寸法の増加量）は、サイジング代付与穴１ｂとの間の隙間の大きさによって決まり、これにより、焼結部品Ａの外形側面に一定のサイジング代Ｐ２が与えられる。
【００２４】
この後、上パンチ３を上昇させて退避させ、図２（ｃ）に示すように、下パンチ４で焼結部品Ａを突き上げてサイジング穴１ａによる外形側面のサイジングを行う。サイジングは、ダイ１と下パンチ４を相対移動させればよく、ダイ１を引き下げて行うこともできる。
【００２５】
図３に、押し込み、圧縮、サイジングの各行程における焼結部品Ａの形状変化の状況を模式化して示す。
焼結部品Ａを、図３（ａ）に示すようにダイ１の中に押し込んだ後、図３（ｂ）に示すようにサイジング代付与穴１ｂ内で上下に加圧すると、焼結部品Ａの内部に存在する気孔Ｂが横長形状となるように押し潰される。この後引き続いて図３（ｃ）に示す押抜きによるサイジングを行うと、焼結部品Ａの内部の気孔Ｂは縦長形状となる方向に変形する。また、サインジング穴１ａによってしごかれる表層部（外形側面の表層部）の気孔Ｂは縦長形状となるように変形するが、横長形状からの変形となるため、上下からの加圧を行わずに直接サイジングを行った場合に比べて縦長形状への変形の度合いは小さくなる。
【００２６】
上下からの加圧による外径増加で焼結部品Ａに径方向の収縮力が生じ、この状態でサイジングがなされるためサイジングによる弾性変形が小さく抑えられ、その結果、サイジングによる気孔Ｂの縦長形状への変形の度合いが小さくなると考えられる。
【００２７】
この方法によると、これまで熱処理前と熱処理後に２回行っていたサイジングを熱処理後の１回にして優れた寸法精度を得ることができる。例えば、内接歯車式ポンプ用のインナーロータについては、熱処理による寸法ばらつきを抑えるためのサイジングを熱処理前に実施しても熱処理により歯先部寸法に±９０μｍ程度の寸法ばらつきが生じ、このため、従来は、熱処理後に再度サイジングを行って±３０μｍの要求精度を得ていたが、この発明の方法では、事前のサイジングを省いて焼結後に熱処理した部品（寸法ばらつきは事前サイジングを行ったものよりも大きい）の寸法精度を、１回のサイジングで±２０μｍに高めることができた。
【００２８】
図４に、サイジング、熱処理、再サイジングを行った焼結部品と、熱処理後にこの発明の方法でサイジングを行った焼結部品（いずれも前述のインナーロータ）の外形寸法の仕上がり状態と、仕上がり度数を比較して示す。図４（ａ）は、サイジイングを２度行った従来法によるデータ、図４（ｂ）は、この発明の方法によるデータである。
【００２９】
従来法では、中間値４５．９２ｍｍに対して最大誤差が±０．０３ｍｍあり、また、全度数のうち誤差が±０．０１ｍｍある場合が多くを占めているのに対し、この発明の方法では、最大誤差が±０．０２ｍｍに納まっており、また、誤差が±０．０１ｍｍあるケースも非常に少なくなっている。
【００３０】
なお、図２に示すように、サイジング穴１ａとサイジング代付与穴１ｂを有するダイ１を使用すれば、上下からの加圧とその後のサイジングの２モードを１アクションで実施することができ、生産性のさらなる向上が図れるが、上下からの加圧とその後のサイジングを別行程で行っても発明の目的は達成される。
【００３１】
また、この発明の方法は、焼結後に熱処理した部品の寸法矯正に利用するとその有効性が特に顕著に現れるが、焼結のみを行った部品の寸法矯正にも利用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の方法および装置によれば、焼結部品の寸法精度を１回のサイジングによって高めることができ、高精度と熱処理が共に要求される焼結部品の製造において必要であった８工程を、焼結→熱処理→サイジングの３工程に減少させて生産性の向上、コスト低減を図ることが可能になる。
【００３３】
なお、サイジング穴とサイジング代付与穴を有するダイを用いて焼結部品の上下からの加圧とサイジングを連続的に行う方法は、２モードを１アクションで実施することができるため、生産性がより高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）この発明のサイジング金型の一例を示す図
（ｂ）同上の金型の断面図
【図２】（ａ）〜（ｃ）この発明のサイジング方法の行程図
【図３】（ａ）〜（ｃ）図２の行程で生じる焼結部品内部気孔の変形状態を示す図
【図４】（ａ）（ｂ）焼結部品の寸法精度に関する評価結果の比較図
【符号の説明】
１  ダイ
１ａ  サイジング穴
１ｂ  サイジング代付与穴
２  コア
３  上パンチ
４  下パンチ
Ａ  焼結部品
Ｂ  気孔
Ｐ２  サイジング代
【図１】
2004292840.tif 000003
【図２】
2004292840.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004292840.tif 000006