| 【発明の名称】 |
金属粉末の鍛造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】吉野 正規
【氏名】伊崎 博
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| 【要約】 |
【課題】所要形状寸法及び強度の確保、品質及び生産性の向上と設備コストの低下を図る。
【解決手段】金属粉末１を機械又は油圧プレスにより冷間で加圧して得た圧粉体５を、揺動プレスにより熱間で加圧して成形体９を鍛造する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 金属粉末を機械又は油圧プレスにより冷間で加圧して得た圧粉体を、加熱した後、揺動プレスにより加圧して成形体にすることを特徴とする金属粉末の鍛造方法。
【請求項２】 前記圧粉体を下部固定金型と上部揺動金型を備えた揺動プレスにより加圧することを特徴とする請求項１に記載の金属粉末の鍛造方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、粉末冶金製品例えばピストン、コネクチングロッドなどのエンジン部品、自動車部品、電気部品等を製造する焼結前の成形体を造る金属粉末の鍛造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属粉末例えばアルミ基粉末の固化方法としては、押出成形法が主流となっている。この押出成形法は、金属粉末をコンテナ内に入れて加圧し、ダイスに設けた孔から流出させて棒状体を成形する方法であり、押出された圧粉体は、先端及びデイスカード（コンテナ内に残った部分）が切断除去されると共に所要長さに切断される。そして、圧粉体断面形状は、ダイス孔の形状によって定まるから、ダイスを交換するだけで異なる断面の圧粉体を得ることができる。
【０００３】しかし、この押出成形法では、先端及びディスカード（コンテナ内に残った部分）を切断除去するため、歩留りが悪く、硬質材料では切断が困難である。そこで、従来、必要寸法（最終製品に近い寸法）に成形体を製造する方法として、金属粉末を押型に充填し機械又は油圧プレスにより冷間で加圧して圧粉体（冷間コンパウンドを形成し、この圧粉体を所要温度に加熱して一軸圧縮成形（一軸方向に運動する油圧プレスや機械プレスにより圧縮）するホットプレス法が採用されている。
【０００４】さらに、金属粉末を高温にして変形し易くし、しかも等方圧縮成形を行なうことにより、均一で高密度の焼結体を製造する高温静水圧成形法（通常ＨＩＰと略称）が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の押出法では、前述のように固化し難く歩留りが悪く、切断が必要であるという問題があり、前記ホットプレス法では、金属粉末の動きが少なく表面酸化被膜を破りきれないため、所要強度を得難いという問題がある。さらに、前記高温静水圧成形法では、大型設備が必要であるうえ、量産性に向かないという難点がある。
【０００６】本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、所要の形状寸法及び強度の確保と、品質及び生産性の向上と、設備コストの低下を図りうる金属粉末の鍛造方法を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を達成するために、次の技術的手段を講じた。即ち、本発明の特徴とするところは、金属粉末を機械又は油圧プレスにより冷間で加圧して得た圧粉体を、熱処理した後、揺動プレスにより加圧して成形体にする点にある。
【０００８】この場合、金属粉末は、押型内に充填して、機械又は油圧プレスにより冷間（常温）で加圧成形（一軸圧縮成形）し、押型から抜き出して所要寸法の圧粉体とされる。このようにして得られた圧粉体は、所要温度（例えば金属粉末の再結晶温度以下）で熱処理された後、成形金型（下部固定金型と上部揺動金型）に挿入され、揺動プレスにより上部揺動金型に揺動モーションを伝達して、圧粉体に局部的な加圧が行なわれる。
【０００９】前記揺動プレスは、通常の一軸圧縮成形プレスに比べて、変形能力が大きいため、金属粉末粒子どうしの動き、変形が大きい。したがって、粉末粒子間の変形界面で局部的な酸化被膜が破られ易く、金属原子間どうしの結合が強力に行なわれ、所要強度をもつ良品質の成形体を精度良く得ることができる。また、型面摩擦の拘束度合が少ないので、加工限界が大幅に向上し、薄肉部品の精密成形が可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１〜図３は、本発明に係る金属粉末の鍛造方法の実施形態を示している。金属粉末原料例えばＡｌ基合金粉末１は、図１に示すように、下側ハンチ２により塞がれた押型３内に充填され、上側パンチ４を機械又は油圧プレス（図示省略）により押し下げて加圧される。加圧の始めは充填状態の粉末粒子表面間ですべりを生じ、橋かけ状態などの大きな空隙を埋めて、密度の急速な増加が始まり、粉末粒子が不安定状態から安定状態になり、加圧の進行に伴ない、粉末粒子間の接触部や粒子全体の塑性変形が大きくなって、空隙を埋めて密度が増大し、所要寸法の圧粉体５（冷間コンパウンド）が成形される。
【００１１】このようにして得られた圧粉体５は、押型３から抜き出された後、加熱装置により、所定の鍛造温度（例えば．５００℃）で、所定時間（例えば、２０分）加熱され、図１に示すように、パンチ６により塞がれた下部固定金型７内に挿入され、揺動プレスに装着した上部揺動金型８の揺動運動により、局部的な加圧によって鍛造が行なわれる。
【００１２】なお、前記揺動運動には、例えば、円モーション、菊モーション、シーソーモーション、スパイラルモーション等があり、製品形状に対応してモーションの組合わせを行なうことができる。揺動鍛造による局部的な加圧の進行に伴ない、金属粉末粒子どうしの動き及び変形が大きくなり、粉末粒子間の変形界面で、局部的に酸化被膜が破られ、金属粒子間どうしの結合が強力に行なわれ、図２、図３に示すような成形体（製品）９が成形される。
【００１３】
【実施例】金属粉末原料としてＡｌ基合金粉末（Ａｌ−１７，Ｓｉ−１Ｃｕ−１Ｎｉ−２Ｆｅ−２Ｍｇ粉末）を用い、直径５０ｍｍ、高さ３０ｍｍのビレット（圧粉体）を作製し、これを加熱温度５００℃、加熱時間２０分で加熱した後、揺動プレスを用いて鍛造し、所要寸法（直径６０ｍｍ、高さ１７ｍｍ）の製品を得た。
【００１４】本発明方法により鍛造して得た製品と、押出法及び通常のＨ．Ｐ法（ホットプレス法）により得た製品の引張強さ、耐力、伸びを測定した結果、表１に示すとおりであった。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１から明らかなように、本発明の実施例によれば、押出法とはほぼ同じであるが、通常のＨ．Ｐ法のものよりも優れている。なお、押出法では、切断作業が不可欠であり、歩留りが悪いのに対して、本発明方法は切断の必要がないうえ歩留りが良く、しかも良品質のものが得られる。前記揺動プレスは、局部的な加圧を行なうものであるから、据え込み成形では、一般のプレス（機械又は油圧プレス）の１／５〜１／１０の能力で成形でき、したがって、プレス、金型、基礎等の設備投資を大幅に削減可能である。しかも、型面摩擦の拘束度合が少ないので、加工限界が大幅に向上し、薄肉部品の精密成形ができ、金型交換時間が短かいので、多品種・少量生産にも対応できる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、金属粉末の圧粉体を所定の鍛造温度で加熱した後、揺動プレスにより局部的な加圧により鍛造するものであるから、所要の形状寸法及び強度を備えた製品を得ることができ、品質及び生産（量産）性の向上と、設備コストの低下を図ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１０５２
【氏名又は名称】株式会社クボタ
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| 【出願日】 |
平成１０年１１月１０日（１９９８．１１．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６１７４５
【弁理士】
【氏名又は名称】安田 敏雄
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１４４２１０（Ｐ２０００−１４４２１０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年５月２６日（２０００．５．２６） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３１９１４６ |
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