(57)【要約】【課題】焼結後に行うサイジングでの矯正効果が顕著に発揮されて薄肉鉄系焼結部品についても反りが小さく抑えられるようにすると共に、実施性に優れる方法で部品の高強度化、高硬度化も実現することを課題としている。【解決手段】焼結後にサイジングを行う鉄系焼結部品の製造を以下の方法で行う。即ち、焼結体のサイジングを３００〜６００℃の温度下で行い、その後、熱処理を施すようにした。この方法で、肉厚の薄いクラッチ部品１０などを製造する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結後にサイジングを行う鉄系焼結部品の製造方法であって、焼結体のサイジングを３００〜６００℃の温度下で行い、その後、熱処理を施すことを特徴とする鉄系焼結部品の製造方法。
【請求項２】
金型によって成形、矯正されるカム面を端面に備えた、厚みが２〜１５ｍｍの薄肉部品を製造する請求項１に記載の鉄系焼結部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、焼結後にサイジングと熱処理を行う鉄系焼結部品の製造方法、詳しくは、厚みが１５ｍｍにも満たない薄肉焼結部品の精度の向上と不良率低減に有効な鉄系焼結部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の焼結部品のひとつに、図２〜図４に示すような板状のクラッチ部品１０がある。このクラッチ部品１０は、ランプ溝を形成するカム面１２を端面１１に有しており、そのカム面１２上を相手部品１３に保持されるボール１４が転がる構造にして一方向クラッチを構成する。このクラッチ部品１０は、粉末冶金法の特徴を生かすためにカム面１２も含めて全体を金型で成形して作られている。
【０００３】
上記のクラッチ部品などは、厚みが１５ｍｍにも満たない（厚みの上限は一般的には７〜１０ｍｍ）薄肉部品であるので、焼結工程において素材に歪や図４に示すような反り（厚み方向への反り。一点鎖線が反りのない状態）が発生し易い。そこで、焼結後にサイジングを行って形状の修正、反りの戻しを行っている。焼結後のサイジングについては、下記特許文献１などが開示している。
【０００４】
焼結体のサイジングは、常温下で実施する常温サイジングが一般的である。特許文献１が開示している方法も、サイジングの温度条件についての記載はないが、その常温サイジングと考えられる。
【特許文献１】特開２００３−４１３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
常温サイジングは、矯正効果が小さくて焼結部品の形状精度、寸法精度を十分に高めることができない。反りを生じ易い薄肉部品は、サイジング後も反りが残るため、高精度が要求される場合にはその反りの除去や抑制が必要になる。
【０００６】
反りの抑制は、部品厚みを増加することで行うが、この方法では必要以上に厚くなった部品厚みを要求寸法にするために、後工程で部品端面の追加工（研削や研磨）が必要になる。常温サイジングによる矯正では矯正後も部品の反りが大きく残るため部品厚みを増加する方法での反りの抑制では部品厚みの増加量が多くなり、追加工での端面の加工代が多くなって生産性の悪化などにつながる。
【０００７】
また、限界を超える反りを生じた部品は修正不可能な不良品となる。常温サイジングによる矯正では、その不良発生率が無視できないものになっている。
【０００８】
また、サイジング後に焼き入れなどの熱処理（以下ではこれを後工程の熱処理と言う）を施す場合には、後工程の熱処理によって形状精度、寸法精度が更に悪化するため、熱処理前の形状精度、寸法精度はより厳しく管理しなければならない。
【０００９】
この発明は、サイジングでの矯正効果が顕著に発揮されて薄肉鉄系焼結部品についても反りが小さく抑えられるようにすると共に、実施性に優れる方法で部品の高強度化、高硬度化、高面圧化も実現することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、この発明においては、鉄系焼結部品の製造を以下のようにして行う。即ち、歪や反りを生じた焼結体の矯正を効果的に行うために、焼結体のサイジングを３００〜６００℃の温度下で行う。そして、その後に、熱処理を施す。サイジングに供する焼結体の炭素含有量が適切な範囲（例えば０．５〜１．５ｗｔ％）に制御されていると、この熱処理で高強度化、高硬度化、高面圧化が図れる。
【００１１】
この方法でのサイジングの圧力は、２００〜１０００ＭＰａの範囲が好ましい。２００ＭＰａ以下では形状、寸法の矯正効果が不十分になる可能性がある。また、１０００ＭＰａ以上では金型の寿命短縮、サイジング時の金型の歪による部品の精度悪化などが考えられるようになる。
【００１２】
かかる鉄系焼結部品の製造方法は、反りを生じ易いのに精度が要求される部品、具体的には、金型によって成形、矯正されるカム面を端面に備えた、厚みが２〜１５ｍｍの薄肉部品の製造に適用すると特に大きな効果を期待できる。
【００１３】
なお、部品の高強度化、高硬度化、高面圧化のための熱処理は、窒化や軟窒化などの処理も考えられるが、浸炭・焼入れが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明では、焼結体のサイジングを３００〜６００℃の温度下で行うので、部品の内部に残留する歪が除去され、サイジングによる矯正効果が高まって反りや歪が減少し、端面の平面度を追加工によって修正するときの加工代が減少する。さらに、端面にカム面を有する部品については、カム面の形状精度、位置精度も良くなり、さらには面圧強度もアップして部品の性能が向上する。
【００１５】
サイジングの温度は、３００℃以上とすることによってサイジングによる矯正効果が高まる。その温度の上限は、素材の組織変化を抑えるために後工程の熱処理温度よりも低くする必要があり、後工程の熱処理温度が焼入れなどでは８００℃以上となるので、２００℃の余裕を持たせて６００℃にした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
実施例１
４重量％Ｎｉ−０．５重量％Ｍｏ−１．５重量％Ｃｕ−残Ｆｅの組成の合金粉末に１．０重量％のグラファイト粉末と０．８重量％の潤滑剤を添加混合し、得られた混合粉末を粉末成形装置を使用して約６００ＭＰａの成形圧力で成形し、図１に示す円盤状の圧粉体１を得た。この圧粉体１の寸法諸元は、外径Ｄ＝９０ｍｍ、厚みｔ＝６ｍｍである。圧粉体１の端面２には、窪んだカム面３を周方向に一定ピッチで計４箇所設けている。
【００１７】
上記の圧粉体１を窒素ガス雰囲気の炉に導入して１１５０℃で２０分間焼結し、真密度８９％、気孔率１１％の鉄系焼結体を得た。
【００１８】
次に、その鉄系焼結体を表１に示す温度に温めた。そして、温めた焼結体を４００℃の温度に加温したサイジング金型を用いて約７００ＭＰａの圧力でサイジングを行った。
【００１９】
比較のために、同一焼結体を常温下において実施例と同一成形圧力でサイジングした。
【００２０】
サイジング後の焼結体は、いずれも８００〜９００℃の温度に加熱して浸炭処理を行い
、その後、急冷して焼入れを行った。
【００２１】
熱処理（浸炭、焼入れ）後の焼結体（試料）の厚み方向の反り量を調べた。その測定結果を表１に併せて示す。反りの大きい試料ほど端面の平面度を修正するための追加工による加工代が大きくなる。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
この実施例１からわかるように、この発明の方法によれば、肉厚の薄い焼結体の歪や反りをサイジングによる矯正で効果的に修正することができ、高精度が要求される場合に行う追加工での加工代を減少させ、生産性を高めることができる。
【００２４】
また、クラッチ部品などは、反りが抑えられることによって端面のカム形状やカム面の位置精度が高まり、さらには面圧強度もアップして部品そのものの性能が向上する。
【００２５】
さらに、追加工での取り代が減少するので、表面硬化層の減少が少なくなり、高面圧耐久性にも優れた部品を提供することも可能になる。
【００２６】
実施例２
実施例１と同じ材料を使用して同一成形条件で円盤状圧粉体を成形した。その圧粉体として表２に示す直径と厚みを有するものを作り、これを焼結した後にサイジングし、その後さらに熱処理を行った。焼結、サイジング、熱処理の条件はいずれも実施例１と同じにした。そして、得られた焼結体の反り量を調べた。その測定結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
この実施例２からわかるように、熱処理後の残存反り量は、焼結体の厚みが厚くなるほど小さくなる傾向にあるので、この発明は、１５ｍｍ以下の厚みの薄い焼結部品の製造に利用すると特に大きな効果を期待できる。なお、厚みが２ｍｍにも満たないような極薄焼結部品の要求は殆どないので、この発明を適用する焼結部品の厚みの下限は２ｍｍ程度になると思われる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例で製造した部品の斜視図
【図２】反りを生じ易い焼結部品の一例（クラッチ部品）を示す斜視図
【図３】図２の焼結部品を用いた一方向クラッチの概要を示す断面図
【図４】図２のクラッチ部品が反った状態を誇張して示す図
【符号の説明】
【００３０】
１          圧粉体
２          端面
３          カム面
１０        クラッチ部品
１１        端面
１２        カム面
１３        相手部品
１４        ボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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