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JPS5836042B2 - Dougou Kinno Setsusakusetupuno Ryoushita Dougou Kinsei Hin no Seizouhou - Google Patents
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JPS5836042B2 - Dougou Kinno Setsusakusetupuno Ryoushita Dougou Kinsei Hin no Seizouhou - Google Patents

Dougou Kinno Setsusakusetupuno Ryoushita Dougou Kinsei Hin no Seizouhou

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Publication number
JPS5836042B2
JPS5836042B2 JP50035310A JP3531075A JPS5836042B2 JP S5836042 B2 JPS5836042 B2 JP S5836042B2 JP 50035310 A JP50035310 A JP 50035310A JP 3531075 A JP3531075 A JP 3531075A JP S5836042 B2 JPS5836042 B2 JP S5836042B2
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JP
Japan
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forging
powder
chips
dougou
sintering
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Japanese (ja)
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威雄 中川
孝 田中
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KYOWA GOKIN KK
Original Assignee
KYOWA GOKIN KK
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Publication date
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    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies

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  • Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主に機械工場などから多量に発生する銅合金の
切削切粉その他スクラップ等を利用して銅合金の焼結部
品や鍛造部品を製造する方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a method of manufacturing copper alloy sintered parts and forged parts using copper alloy cutting chips and other scraps generated in large quantities mainly from machine factories. .

青銅系又は黄銅系材料を使用した各種部品等の製造法と
して、粉末を用いこれを鍛造その他により成形する方法
と、溶製材を塑性加工したり切削、研削など機械加工し
て製作する方法などがある。
There are two methods of manufacturing various parts using bronze or brass materials: methods of using powder and forming it by forging or other methods, and methods of manufacturing ingots by plastic processing, cutting, grinding, etc. be.

このうち鋼合金の粉末成形に利用する粉末は、銅粉(電
解粉又はアトマイズ粉)に錫粉又は亜鉛粉等を混合した
混合及び合金粉(アトマイズ粉)がほとんどであるが、
いかにしてもそれらの粉末は加工費が高く、即ち地金の
約2倍程度というコスト高となっているのが実情である
Of these, most of the powders used for powder compacting of steel alloys are mixtures and alloy powders (atomized powder), which are copper powder (electrolytic powder or atomized powder) mixed with tin powder or zinc powder, etc.
However, the reality is that these powders are expensive to process, approximately twice as expensive as the base metal.

一方、溶接材の機械加工では、多量の切粉が生ずるが従
来ではこれら粉末はスクラップとして地金の半分以下の
コストで回収され、その後再溶解されて鍛造材や鋳造材
に使用さπωらにすぎなかったものである。
On the other hand, machining of welded materials generates a large amount of chips, but conventionally these powders are recovered as scrap at less than half the cost of bare metal, and then remelted and used for forging and casting materials. It wasn't too much.

本発明は前記したような実情に鑑み、研究と実験を重ね
た結果創案されたもので、銅合金の切粉がコスト的に安
価に且つ多量に入手し得ること、そして銅合金は延性に
富んだ材質が多く、かつ成形性が良く切粉相互の結合性
(絡み合い)に憂れた性質をもっていることに着目し、
従来スクラップとして処理されていた銅合金の切粉を再
溶解することなく直接粉末成形材料として利用して、焼
結又は鍛造することによう各種銅合製品を非常に低コス
トで量産せしめるようにしたものである。
The present invention was created as a result of repeated research and experiments in view of the above-mentioned circumstances, and it is based on the fact that copper alloy chips are inexpensive and available in large quantities, and that copper alloys are highly ductile. We focused on the fact that it has a lot of hard materials, good formability, and poor bonding (entanglement) between chips.
Copper alloy chips, which were conventionally treated as scrap, can be used directly as a powder molding material without being remelted and sintered or forged, allowing mass production of various copper alloy products at extremely low cost. It is something.

即ち本発明によれば重要資源である銅を有効に活用でき
ると共に、従来の粉末治金法で作られる銅合金製品と比
較して極端に原料費を削減し得るので製品の大幅なコス
ト低下を図ることが可能となり、しかも銅合金の上述し
た性質から外周部における剥離なども極めて少なくでき
、寸法形状の良好な製品となし得、また工程上も熱間鍛
造方式をとる場合には、直接加熱して熱間鍛造を行うこ
とができるため、中間の焼結工程を省略することも;可
能となって、それによっても製品コストの低下を図るこ
とができる。
In other words, according to the present invention, copper, which is an important resource, can be used effectively, and the cost of raw materials can be drastically reduced compared to copper alloy products made using conventional powder metallurgy, resulting in a significant reduction in product costs. Moreover, due to the above-mentioned properties of the copper alloy, peeling on the outer periphery can be extremely reduced, resulting in a product with good dimensions and shape. Since hot forging can be carried out, it is also possible to omit the intermediate sintering step, thereby also reducing the product cost.

しかして、本発明の基本的特徴とするところは青銅又は
黄銅の切削切粉をそのま1か又は適当な大きさ形状に粉
砕したものを原料として圧粉或形体をつくり、これを青
銅の場合には840〜1080℃でしかも一部液相を生
じさせる温度、また黄銅の場合は900〜960℃でし
かも一部液相を生じさせる温度で夫々焼結することにあ
る。
However, the basic feature of the present invention is that a compacted powder or shaped body is made from bronze or brass cutting chips, either as they are or crushed into an appropriate size and shape, and this is used in the case of bronze. In the case of brass, sintering is carried out at a temperature of 840 to 1080 DEG C. and a temperature that partially produces a liquid phase, and in the case of brass, a temperature of 900 to 960 DEG C. and a temperature that partially produces a liquid phase.

また、本発明の第2の特徴は、前記のようにして得られ
た黄銅焼結晶もしくは未然結圧粉成形体を850〜95
0℃でしかも一部液相を生じさせる温度に加熱して鍛造
することにある。
Further, the second feature of the present invention is that the brass sintered crystal or pre-consolidated powder compact obtained as described above is heated to 850 to 95
It is forged by heating to 0°C and at a temperature that partially produces a liquid phase.

以下本発明を添付図面で示すものについて説明すること
、本発明は銅合金製品を得るにあたり、原料として機械
工場から発生する切削切粉を使用するものであり、これ
が基本的な特徴である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.The present invention uses cutting chips generated from a machine factory as a raw material for producing copper alloy products, and this is its basic feature.

ここで、使用する銅合金の切削切粉は旋盤、ボール盤、
フライス盤などの各種工作機械や研削機械から生ずるも
のであれはなんでもよい。
Here, the cutting chips of the copper alloy used are lathes, drilling machines,
Anything produced from various machine tools such as milling machines or grinding machines may be used.

そして、切粉はその11の状態で用いてもよいが、大き
な形状の場合、連続した状態の場合など見掛け密度の低
い切粉であるときには、成形時にダイスに充填するのに
適当な大きさ形状に粉砕又は切断すべきである。
The chips may be used in the state described in 11 above, but if the chips have a low apparent density, such as in a large shape or in a continuous state, the chips should be of an appropriate size and shape to be filled into the die during molding. It should be crushed or cut into pieces.

第1図の写真は、本発明方法に使用する切粉の一例とし
て旋盤(単能機)より発生したものを示す。
The photograph in FIG. 1 shows chips generated from a lathe (single-function machine) as an example of chips used in the method of the present invention.

なお、切粉はドライ切削した場合の酸化、加工硬化及び
切削油など油類の使用による油脂類が障害となる場合に
は、夫々還元処理や焼な1しなどの熱処理を施し,ある
いは脱脂処理をとっておくべきである。
In addition, if chips are caused by oxidation during dry cutting, work hardening, or oils and fats caused by the use of oil such as cutting oil, heat treatment such as reduction treatment or annealing, or degreasing treatment should be applied to the chips. should be kept.

また切粉は単種を用−てもよいが、圧粉時の成形性、焼
結性、鍛造成形性、材質等の向上を図るには異種金属の
粉末又は切粉を混合して使用することはもとよりである
Although a single type of chips may be used, powders or chips of different metals may be used in combination to improve formability during compaction, sinterability, forging formability, material quality, etc. Of course this is true.

しかして、本発明の次の工程は前記した切粉を原料とし
て焼結品を得る工程と,この工程で得られた焼結品又は
未焼結圧粉或形体を鍛造する工程であり、前者は切粉を
圧粉成形した後,雰囲気中で特定の温度で加熱して焼結
する工程をとる。
Therefore, the next step of the present invention is a step of obtaining a sintered product using the above-mentioned chips as a raw material, and a step of forging the sintered product or unsintered compacted powder or shaped body obtained in this step. The process involves compacting the chips and then heating and sintering them at a specific temperature in an atmosphere.

1た後者は切粉を熱間又は温間鍛造のピレット圧粉或形
する工程と、このピレットを焼結するかまたは未焼結の
it雰囲気又は大気中で特定温度範囲に加熱する工程と
、加熱したピレットを所望の形状に熱間押出し、引抜き
、圧延、型鍛造その他により鍛造する工程とからなるも
のである。
1. The latter is a step of hot or warm forging to form the chips into a pellet powder, and a step of sintering or heating the unsintered pellet in an IT atmosphere or air to a specific temperature range; This process consists of forging a heated pillet into a desired shape by hot extrusion, drawing, rolling, die forging, or other methods.

なお、焼結工程にあっては後処理として、サイジング、
コイニング及び再焼結の工程をとることもあり、1た鍛
造工程においては、形状その他に応じ鍛造後再加熱鍛造
する工程や熱処理する場合もある。
In addition, in the sintering process, sizing,
Coining and resintering steps may be performed, and in the first forging step, depending on the shape and other factors, reheating and forging may be performed after forging, or heat treatment may be performed.

上記工程を詳述すると、本発明は1ず前記した切粉を用
いて焼結用ないし鍛造用ピレットとしての圧粉成形体を
作る。
To explain the above steps in detail, the present invention first uses the above-mentioned chips to produce a compacted powder body as a pellet for sintering or forging.

この方法は、第2図及び第3図で示すようなダイス2と
パンチ3を使用するもので、切粉1に潤滑剤としてステ
アリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム溶液等を混合させ
るが、又はダイス2、バンチ3に予め塗布して訃き、次
いで第2図のように切粉1をダイス2に充填させてパン
チ3により所望の形状に冷間で圧縮させ、圧粉体成形を
行う。
This method uses a die 2 and a punch 3 as shown in FIGS. Then, as shown in FIG. 2, the chips 1 are filled into a die 2 and cold compressed into a desired shape by a punch 3 to form a green compact.

圧粉或形体4の形状はほぼ製品形状に近いものとするべ
きであるが、鍛造用ピレットとして或形する場合には、
円柱、円筒状その他単純な形状に成形するものである。
The shape of the compacted powder body 4 should be almost the same as the product shape, but when shaped as a forging pillet,
It is formed into a cylinder, cylinder or other simple shape.

第10図は黄銅系切削切粉を原料として成形した正粉成
形体(鍛造用ピレット)の実物写真、第11図は青銅系
の切削切粉な用いて成形した圧粉成形体の実物写真であ
る。
Figure 10 is an actual photograph of a compacted powder compact (pillet for forging) formed using brass-based cutting chips as a raw material, and Figure 11 is an actual photograph of a compacted compact formed using bronze-based cutting chips. be.

本発明は,次に上記工程で得られた圧粉成形体4を焼結
するものであるが、この工程に詮いて焼結加熱温度を特
定範囲のものとしなければならない。
In the present invention, the powder compact 4 obtained in the above step is then sintered, but the sintering heating temperature must be within a specific range in this step.

即ち、その温度は使用する切削切粉の材質、成分によっ
て異るが、青銅系の切削切粉な原料として用いる場合す
なわち一般にSnを5〜15係を含む場合には、840
〜1080℃の範囲,黄銅系の場合すなわち一般にZn
30〜45係を含む場合には900〜960℃の範囲と
するべきである。
That is, the temperature varies depending on the material and composition of the cutting chips used, but when used as a raw material for bronze-based cutting chips, that is, when it generally contains 5 to 15 parts of Sn, the temperature is 840.
~1080℃ range, in the case of brass, that is, generally Zn
If the temperature is 30 to 45 degrees Celsius, the temperature should be in the range of 900 to 960°C.

これらの温度は一般に粉末治金で利用される焼結加熱温
度より50℃以上高いものであって、このように高温か
つ特定の温度範囲に管理して焼結を行うことが本発明の
特徴である。
These temperatures are generally 50°C or more higher than the sintering heating temperature used in powder metallurgy, and a feature of the present invention is that sintering is performed at high temperatures and within a specific temperature range. be.

即ち、従来粉末で青銅を焼結する場合、低融点な錫を溶
融させ液相焼結する方法が一般的で、焼結加熱温度は7
50〜820℃の範囲で行われているが、本発明者の検
討したところによれば原料として切削切粉を用いた場合
には、かかる温度範囲では固相焼結となり,粉末に比較
すると焼結化が少なく強度が上らない。
In other words, when sintering bronze with conventional powder, the common method is to melt tin, which has a low melting point, and perform liquid phase sintering, and the sintering heating temperature is 7.
This is carried out in the range of 50 to 820°C, but according to the inventor's study, when cutting chips are used as raw materials, solid phase sintering occurs in this temperature range, and the sintering rate is lower than that of powder. There is little condensation and the strength does not increase.

そこで本発明は一部液相を発生させる温度範囲として焼
結を行うようにしたもので、かかる一部液相を生じさせ
る温度範囲は、青銅系すなわちSn含有量5〜15%に
釦いて840 〜1080℃、黄銅系すなわちZn含有
量30〜45係において900〜960℃で焼結を行う
Therefore, in the present invention, sintering is performed within a temperature range in which a partial liquid phase is generated. Sintering is carried out at 900-960°C in a brass system, that is, with a Zn content of 30-45.

これにより切粉間の合金化を的確に達或でき粉末を用い
た場合と同程度の強度の焼結晶を得ることができる。
As a result, alloying between chips can be accurately achieved, and sintered crystals having the same strength as when using powder can be obtained.

なか、黄銅に関し黄鉛の組戊からなる母粉に鉛などの低
融点金属を添加する場合には一般の合金化と同様に焼結
温度は当然のことながら低下したものとなる。
Regarding brass, when a low melting point metal such as lead is added to the mother powder made of yellow lead, the sintering temperature naturally decreases as in general alloying.

上記焼結工程での加熱雰囲気は水素その他の還元性雰囲
気を用いるべきであり、加熱時間、予備加熱、冷却の条
件は材質及び切粉の状態により適当に設定すべきである
The heating atmosphere in the sintering process should be a reducing atmosphere such as hydrogen, and the heating time, preheating, and cooling conditions should be appropriately set depending on the material and the state of the chips.

第12図は第11図の圧粉成形体を上記加熱温度範囲で
焼結して得られた製品の例を示す。
FIG. 12 shows an example of a product obtained by sintering the powder compact shown in FIG. 11 in the above heating temperature range.

なお、この工程の後必要に応じ法精度の矯正及び材質の
均質化を得るために、サイジング、コイニング及び再焼
結を行って最終製品を得ることもあること前述の通りで
ある。
As described above, after this step, sizing, coining, and resintering may be performed to obtain the final product in order to correct the process precision and homogenize the material as necessary.

以上は本発明の基本的態様であるが、本発明はかかる方
法の外、ことに黄銅系切粉な原料とした場合にはピレッ
トとしての圧粉成形体をつくりこれを上記温度範囲で焼
結した後か、1たは焼結を行わず未焼結の11熱間ない
し温間鍛造を行って製品をつくる態様をも含むものであ
ること前述した通りである。
The above is the basic aspect of the present invention, but the present invention is not limited to such a method. In particular, when the raw material is brass-based chips, a compacted powder body as a pellet is made and this is sintered in the above temperature range. As mentioned above, it also includes a mode in which the product is manufactured by hot or warm forging after 1 or 11 hot or warm forging without sintering.

しかして、そのような熱間鍛造を行うにあたっては、1
ず圧粉成形体4を予備加熱するもので、このときの加熱
温度は特に850〜950℃の範囲で行うことが必要で
ある。
However, when performing such hot forging, 1
First, the powder compact 4 is preheated, and the heating temperature at this time needs to be particularly within the range of 850 to 950°C.

これが本発明のひとつの特塩である。This is one special feature of the present invention.

即ち、通常溶製材を熱間鍛造する場合には700−85
0℃程度の範囲で行われているが,本発明者等の検討し
たところでこの程度の温度にては切削切粉な原料とした
場合的確を行い得す、通常よりも加熱温度を高くし、特
に850〜950℃の範囲に加熱温度を設定することが
よく、かくすれば一部溶融状態となし得て合金化し易い
ので、残留空孔を無くすることができる。
That is, when hot forging normally ingot material, 700-85
Although this is done in the range of about 0°C, the inventors have investigated that it is possible to perform the heating accurately when the raw material is cutting chips at this temperature.The heating temperature is higher than usual, In particular, it is preferable to set the heating temperature in the range of 850 to 950° C. This allows a partially molten state to be formed, which facilitates alloying, thereby eliminating residual pores.

なお、上記した加熱は雰囲気中で行うことが好lしいが
、大気中であっても鍛造は可能であり、またその加熱時
間は焼結用加熱に比し極めて短時間で足り、即ち材質及
び形状にもよるが概ね5〜20分の範囲で充分であって
、この条件で圧粉成形体(鍛造用ピレット)をほぼ均一
に加熱でき、直接押出し,引抜き、圧延、型鍛造の鍛造
が可能となる。
Although it is preferable to perform the above-mentioned heating in an atmosphere, forging is possible even in the atmosphere, and the heating time is extremely short compared to heating for sintering. Although it depends on the shape, approximately 5 to 20 minutes is sufficient, and under these conditions, the powder compact (pillet for forging) can be heated almost uniformly, and forging by direct extrusion, drawing, rolling, and die forging is possible. becomes.

次に、予備加熱した圧粉成形体を鍛造する工程に移るが
、この工程に釦いては、銅合金が塑性変形を起しやすい
性質を有しているため、高密度でより強度な材質を得る
べく塑性変形量を多くした方が有利である。
Next, we move on to the process of forging the preheated compact, but since copper alloy has the property of easily causing plastic deformation, it is necessary to use a material with higher density and strength. It is advantageous to increase the amount of plastic deformation.

即ち、例えば本発明で銅合金の歯車を鍛造する場合には
、1ず円柱形のピレットから後方押出しと同様な方法で
円筒状の鍛造体を得る工程をとり、次いでこの円筒状の
鍛造体を所望の形状の歯車に鍛造する工程をとるように
することが好1しい。
That is, for example, when forging a copper alloy gear according to the present invention, first a step is taken to obtain a cylindrical forged body from a cylindrical pillar by a method similar to backward extrusion, and then this cylindrical forged body is It is preferable to use a step of forging the gear into a desired shape.

かくすれば塑性変形量が多くなって、切粉の圧着、合金
化が促進され、表皮面の一部の残留空孔な除けば殆んど
真密度に近い状態とすることができる。
This increases the amount of plastic deformation, promotes the compression and alloying of chips, and makes it possible to achieve a state that is almost close to true density, except for some residual pores on the skin surface.

その具体的な型鍛造の工程を述べると第4図ないし第6
図と第7図ないし第9図の如くであり、第4図ないし第
6図の工程では、所望の形状に構成した下型5に加熱し
たビレット4を置き、上型8及び内側パンチ7を降下さ
せてピレット4を圧縮し塑性変形させることにより、第
6図のような所望の形状の鍛造体6を得るものである。
The specific die forging process is described in Figures 4 to 6.
In the steps shown in FIGS. 4 to 6, the heated billet 4 is placed on the lower mold 5 configured into the desired shape, and the upper mold 8 and the inner punch 7 are By lowering the pellet 4 to compress and plastically deform it, a forged body 6 having a desired shape as shown in FIG. 6 is obtained.

この場合密閉方式の採用も可能であるが、塑性変形量を
多くして残留空孔を少なくすることを考えると、パリを
出す方式にして鍛造流を多くする方法が有利である。
In this case, it is possible to adopt a closed method, but in order to increase the amount of plastic deformation and reduce residual pores, it is advantageous to use a method that exposes holes and increases the forging flow.

しかして、製品形状が比較的単純で強度を高く要求され
ぬ場合には、この工程だけで鍛造品とすることも可能で
あるが、複雑な形状である場合やより強度な材質とする
場合には、第7図ないし第9図のように金型の形状を変
え、加熱、鍛造の工程を再度繰返し最終製品とする方法
もとることができる。
However, if the product shape is relatively simple and high strength is not required, it is possible to make a forged product using this process alone, but if the product has a complex shape or is made of a stronger material, Alternatively, the shape of the mold may be changed as shown in FIGS. 7 to 9, and the heating and forging steps may be repeated again to produce the final product.

第7図ないし第9図において、6′は上記工程で得られ
た粗材であり、との粗材6′を所望の最終形状(例えば
歯車)に構成した下型9に置き、上型10及び内側バン
チ11を降下させて粗材6′を圧縮し塑性変形させ、第
9図のような鍛造成形品12をノックアウトバンチ13
で取出すものである。
In FIGS. 7 to 9, 6' is the rough material obtained in the above process, and the rough material 6' is placed in a lower mold 9 formed into a desired final shape (for example, a gear), and then placed in an upper mold 10. Then, the inner bunch 11 is lowered to compress and plastically deform the rough material 6', and the forged product 12 as shown in FIG.
This is what you take out.

なお、本発明の鍛造方法は上記のような型鍛造に限定さ
れるものでないことはもとよりであって、押出し、引抜
き、圧延等の各種鍛造方法をとることができる。
Note that the forging method of the present invention is not limited to die forging as described above, and various forging methods such as extrusion, drawing, and rolling can be used.

1た当然のことながら製品形状も特に歯重のようなもの
に限定されることなく、筒状体、コップ状体、柱状体、
プレート状体、その他とすることができる。
1.Of course, the shape of the product is not limited to those with a particular tooth weight, but can also include cylindrical bodies, cup-shaped bodies, columnar bodies,
It can be a plate-shaped body, etc.

次に本発明の具体的実施例を示す。Next, specific examples of the present invention will be shown.

実施例 1 (I) 青銅切粉な用いて本発明により焼結品を製造
した。
Example 1 (I) A sintered product was manufactured according to the present invention using bronze chips.

(II) 切粉は旋盤で発生した切削切粉(Cu−1
o%Sn−5%Pbの組成)を、10〜45メッシュの
範囲に粉砕したものを使用した。
(II) The chips are cutting chips (Cu-1
o%Sn-5%Pb) was pulverized to a size in the range of 10 to 45 mesh.

製造目的形状は外径39φ、高さ27mの円柱体と、外
径46φ、内径32φ、高さ10miのリング状体であ
る。
The intended manufacturing shapes are a cylindrical body with an outer diameter of 39φ and a height of 27 m, and a ring-shaped body with an outer diameter of 46φ, an inner diameter of 32φ and a height of 10 mm.

(自)製造にあたっては、切削切粉を第2図のようにダ
イスに充填させ、予めダイスとパンチにステアリン酸亜
鉛を塗布し、密度約7.8f/cIIL3が得られる程
度に約6Ton/cIrL2で加圧した。
During manufacturing, the die is filled with cutting chips as shown in Figure 2, and the die and punch are coated with zinc stearate in advance to obtain a density of about 7.8f/cIIL3, about 6Ton/cIrL2. Pressure was applied.

次いで得られた圧粉戒形体をブツシャ一式電気炉で、水
素雰囲気流中にて、温度870℃1時間の加熱焼結し、
焼結加熱前後に同炉内で予備加熱と冷却を各30分間行
い製品とした。
Next, the obtained compacted powder body was heated and sintered at a temperature of 870°C for 1 hour in a hydrogen atmosphere flow in an electric furnace with a bushing set.
Before and after sintering and heating, the product was preheated and cooled for 30 minutes each in the same furnace.

得られた製品は第12図の如きである。The obtained product is as shown in FIG.

ω しかして、本発明者等は上記と同じ材料を用い、焼
結加熱温度条件を840℃、760℃と変えて製品を得
しめ、それら各製品から表面積7crrL2のJSPM
2−64に規定サレル引張試験片を作製して、引張り強
度試験を行った。
ω However, the inventors obtained products by using the same materials as above and changing the sintering heating temperature conditions to 840°C and 760°C, and from each product, JSPM with a surface area of 7 crrL2 was obtained.
A standard Sarel tensile test piece was prepared on 2-64, and a tensile strength test was conducted.

その結果を示すと第13図の通りである。The results are shown in FIG. 13.

この第13図から明らかなように、本発明の加熱温度範
囲とした場合は、強度的にかな9良いものが得られてい
る。
As is clear from FIG. 13, when the heating temperature range of the present invention is used, a strength of K9/9 is obtained.

即ち、青銅の粉末治金法で製造されている一般的な材料
に、JPMA規格でSKM 一1種(Cu−10%Sn
があシ、この規格によると、密度6.8f/crrL3
で引張強さ10k9/III2以上、密度7.2f/c
rrL3の場合で引張強さ1 5 k97mm2以上と
なっている。
In other words, SKM type 11 (Cu-10%Sn
According to this standard, the density is 6.8f/crrL3
tensile strength 10k9/III2 or more, density 7.2f/c
In the case of rrL3, the tensile strength is 1 5 k97 mm2 or more.

しかして、上記のような青銅の切削切粉な原料として焼
結した場合、第13図から明らかなように焼結温度87
0℃では、粉末製品と同程の強度が得られていることが
わかる。
However, when the above-mentioned bronze cutting powder is sintered as a raw material, the sintering temperature is 87%, as is clear from Fig. 13.
It can be seen that at 0°C, the strength is comparable to that of powdered products.

なお、840℃以下では上記規格のものにくらべ機械的
強度は劣っているが、鉛が含有されている点から、軸受
等多孔質の材料として粉末治金法で用いられている製品
の代替え品としては充分可能である。
Note that the mechanical strength is inferior to those of the above standards at temperatures below 840°C, but because it contains lead, it is a substitute for products used in powder metallurgy as porous materials such as bearings. It is quite possible.

ここで、840℃の場合に強度が劣化したのは,切削切
粉の成形性を向上させるのに役立つ鉛を含有させたこと
の外、切粉の形状が粉末治金の原料として使用される粉
末の粒径よりもはるかに大きく、シたがって切粉間の接
触面積が粉末粒子間のそれよりも少なく、焼結部分が全
体的に少なくなることの影響が犬である。
Here, the reason why the strength deteriorated at 840 degrees Celsius is due to the inclusion of lead, which helps improve the formability of the cutting chips, and the shape of the chips, which are used as raw materials for powder metallurgy. This is much larger than the particle size of the powder, so the contact area between chips is smaller than that between powder particles, and the effect is that the sintered part is reduced overall.

だが、青銅系材料から発生する切削切粉は、延性が少な
く脆い性質があり、従二って粉砕が比較的容易なので、
本実施例の場合よりも更に細かい形状とすることが可能
であること、そしてまた、青銅の切粉に錫その他の金属
粉や切粉を混合させることにより液相を発生させ焼結す
ることが可能であることなどにより、強度を向上させる
ことは比較的容易であり、840℃以上の加熱焼結すれ
ば充分な強度が得られる。
However, the cutting chips generated from bronze-based materials have low ductility and are brittle, so they are relatively easy to crush.
It is possible to create a finer shape than in the case of this example, and it is also possible to generate a liquid phase and sinter it by mixing tin or other metal powder or chips with bronze chips. Because of this, it is relatively easy to improve the strength, and sufficient strength can be obtained by heating and sintering at 840° C. or higher.

これらの工程を考慮しても、従来の粉末治金で使用され
ている青銅粉を使用するより、本発明の切削切粉を原料
とすることが有利なのは明らかである。
Even taking these steps into consideration, it is clear that it is more advantageous to use the cutting powder of the present invention as a raw material than to use the bronze powder used in conventional powder metallurgy.

実施例 2 (1) 原料として高力黄銅系材料の切削切粉な用い
て鍛造品を製造した。
Example 2 (1) A forged product was manufactured using cutting chips of a high-strength brass material as a raw material.

(II) 切粉は旋盤で発生した高力黄銅系の切削切
粉(Cu−34%Zn−2%AI 3%Mn−その他
不純物の組成)(第1図参照)を、その捷ま使用した。
(II) High-strength brass-based cutting chips (composition of Cu-34%Zn-2%AI 3%Mn-other impurities) generated in a lathe (see Figure 1) were used as chips. .

製品及びその形状はボス外径58φ、歯車外径72.5
φ、高さ12韓、歯数27、ピッチ円直径67mtx.
カム角度30°,歯厚4.5萬冨の歯車である。
The product and its shape are boss outer diameter 58φ, gear outer diameter 72.5
φ, height 12 mm, number of teeth 27, pitch circle diameter 67 mtx.
It is a gear with a cam angle of 30 degrees and a tooth thickness of 4.5 million millimeters.

価 最終製品1での鍛造工程は、熱間鍛造の2度打ち成
形方式とした。
The forging process for final product 1 was a hot forging double-strike forming method.

ピレットとしては、前記実施例1の形状のものを同実施
例と全く同一工程で圧粉成形し、その時の密度を6.6
−6.7fl−/cIrL3とした。
As for the pellet, the one having the shape of Example 1 was compacted in exactly the same process as in the same Example, and the density at that time was 6.6.
-6.7fl-/cIrL3.

予備加熱は大気中で870℃で10分間加熱し、次いで
加熱した円柱状のピレットを第4図〜第6図で示したよ
うに後方押出しの手法で1度目の鍛造を行い、第14図
の如き皿状の一次鍛造体を得た。
Preheating was carried out in the atmosphere at 870°C for 10 minutes, and then the heated cylindrical pellet was forged for the first time using the backward extrusion method as shown in Figures 4 to 6. A plate-shaped primary forged body was obtained.

この時の鍛造匝力は6〜7TonA1rL2で、プレス
は150Tonの7リクションプレスを用いた。
The forging force at this time was 6 to 7 Ton A1rL2, and a 150 Ton 7-rection press was used as the press.

一次鍛造体は外径57φ、内径48φ、高さ23mであ
った。
The primary forged body had an outer diameter of 57φ, an inner diameter of 48φ, and a height of 23 m.

次いで底部及び上端部のパリを除去し、第15図のよう
な円柱状粗材(外径57φ、内径48φ高さ21mm)
とし、このものを一次鍛造と同様に870℃に大気中で
10分間加熱し、第7図ないし第9図に示す金型によう
鍛造圧力6〜7Ton/am2で2次鍛造を行った。
Next, the bottom and top edges were removed to form a cylindrical rough material (outer diameter 57φ, inner diameter 48φ, height 21mm) as shown in Figure 15.
This material was heated to 870 DEG C. for 10 minutes in the air in the same manner as the primary forging, and secondary forging was performed at a forging pressure of 6 to 7 T/am2 using the molds shown in FIGS. 7 to 9.

なお1次2次とも潤滑剤としてパンチ及び上型、下型と
も黒鉛を徹塗し、又鍛造前に金型を予め150〜250
℃に加熱した。
In addition, the punch, upper die, and lower die are thoroughly coated with graphite as a lubricant for both the primary and secondary parts, and the die is pre-lubricated with a lubricant of 150 to 250 lubricant before forging.
heated to ℃.

2次鍛造で得られたものは第16図で示す通りであり、
これを内径及び歯の周囲に生じた不用なパリを取り除き
、最終製品とした。
What was obtained by secondary forging is as shown in Fig. 16,
Unnecessary particles generated around the inner diameter and teeth were removed from this product to obtain a final product.

第17図がこの最終製品を示す。ml 上記した製品の
機械的性質を検討するため、一次鍛造と同或分の溶製材
を用い、かつ本発明と全く同じ工程で同寸法、同形状の
ものに鍛造し、圧環強度及び硬さ試験を行った。
Figure 17 shows this final product. ml In order to examine the mechanical properties of the above-mentioned product, a certain amount of ingot material was used for the primary forging, and it was forged into the same size and shape using the same process as the present invention, and the radial crushing strength and hardness tests were conducted. I did it.

その結果を本実施例と比較してみると第1表の通りであ
る。
The results are shown in Table 1 when compared with this example.

なお圧環強度試験は円筒状の試料を万能試験機で圧環さ
せ破断した荷重を測定したものである。
Note that the radial crushing strength test is a test in which a cylindrical sample is radially crushed using a universal testing machine and the load at which it breaks is measured.

この第1表から明らかなように、本発明によれば溶製材
の鍛造品に比べても、ほぼ同程度の強度が得られること
がわかる。
As is clear from Table 1, it can be seen that according to the present invention, almost the same strength can be obtained as compared to a forged product made of ingot material.

しかして、本発明により得られた鍛造品の断面のミクロ
組織を第18図(中心部)及び第19図(表面部)に示
す。
The cross-sectional microstructure of the forged product obtained according to the present invention is shown in FIG. 18 (center portion) and FIG. 19 (surface portion).

これから明らかなように、本発明方法によれば残留空孔
がほとんどなく、充分に圧着、合金化がなされてかり、
この1次鍛造の状態の11でも材質的に充分な性能を発
揮し得ることがわかるが、更にこの一次鍛造品を粗材と
して2次鍛造を行うならば、材質の安定と強度の向上を
図ることができるので,溶製材の鍛造に匹適する材質が
得られることが明らかである。
As is clear from this, according to the method of the present invention, there are almost no residual pores, and sufficient compression and alloying are achieved.
It can be seen that this primary forging state of No. 11 can exhibit sufficient material performance, but if secondary forging is performed using this primary forging as crude material, the material stability and strength can be improved. Therefore, it is clear that a material suitable for forging ingots can be obtained.

このように高強度を得るには、加熱温度を本発明範囲に
し、塑性変形量を多くして切粉間の圧着を良くすること
が肝要である。
In order to obtain such high strength, it is important to keep the heating temperature within the range of the present invention and increase the amount of plastic deformation to improve the pressure bond between chips.

以上のように本発明によるときには、従来スクラップと
して処理されていた銅合金の切削切粉を有効に活用し、
材質、形状の占い部沙その他の製品を極めて低コストで
得ることができる特徴があるから工業上、その効果の大
きい発明である。
As described above, according to the present invention, copper alloy cutting chips, which were conventionally treated as scrap, are effectively utilized,
This invention is industrially very effective because it has the characteristic of being able to obtain fortune-telling sandals and other products of different materials and shapes at extremely low costs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明方法で使用する原料たる銅合金切削切粉
の一例を示す図面代用写真第2図及び第3図は切粉を圧
粉し、圧粉成形体を得る工程を段階的に示す断面説明図
、第4図ないし第6図は正粉成形により得たピレットを
鍛造して鍛造或形体を得る工程を段階的に示す断面説明
図、第7図ないし第9図は第6図で得られた粗材を第2
次鍛造する工程を段階的に示す断面説明図、第10図は
黄銅系切顛切粉を原料として第2図及び第3図の工程で
戒形したビレットの写真、第11図は青銅系の切削切粉
な用い、第2図及び第3図の工程で成形した試料の写真
、第12図は第11図の試料及び他の試料を加熱焼結(
870℃)した焼結晶の写真、第13図は青銅の切削切
粉な780℃、840℃及び870℃で夫々加熱焼結し
た場合の引張試験結果を示すグラフ、第14図は第10
図のピレットを鍛造して得られた鍛造体の写真、第15
図は第14図で得た試料を機械加工して円柱状の粗材に
した試料の写真、第16図は第15図の試料を熱間鍛造
C票2次)して得られた鍛造体の写真、第17図は”第
16図の鍛造体を加工して得られた最終製品を部分的に
示す写真、第18図よ第15図の試料の断面中心部のミ
クロ組峰を示す写真(X400)、第19図は同じくそ
の表面側のミクロ組織を示す写真(×100)である。
Fig. 1 is a photograph substituted for a drawing showing an example of copper alloy cutting powder, which is the raw material used in the method of the present invention. Figs. 2 and 3 show the step-by-step process of compacting the cutting powder to obtain a green compact. 4 to 6 are cross-sectional explanatory views showing step-by-step the process of forging a pellet obtained by solid powder forming to obtain a forged body, and FIGS. 7 to 9 are sectional views shown in FIG. 6. The crude material obtained in
A cross-sectional explanatory diagram showing step by step the next forging process. Figure 10 is a photograph of a billet formed using brass cutting chips as raw material in the steps shown in Figures 2 and 3. Figure 11 is a photograph of a billet formed using brass cutting chips as raw material in the steps shown in Figures 2 and 3. Figure 12 is a photograph of the sample molded in the process shown in Figures 2 and 3 using cutting chips.
Figure 13 is a graph showing the tensile test results of bronze cutting chips heated and sintered at 780°C, 840°C, and 870°C, respectively.
Photograph of the forged body obtained by forging the pillet shown in the figure, No. 15
The figure is a photograph of a sample obtained by machining the sample obtained in Fig. 14 into a cylindrical rough material, and Fig. 16 is a photograph of a forged body obtained by hot forging the sample in Fig. 15 (C type 2). Figure 17 is a photograph partially showing the final product obtained by processing the forged body in Figure 16, Figures 18 to 15 are photographs showing the microscopic ridges at the center of the cross section of the sample. (X400) and FIG. 19 is a photograph (×100) showing the microstructure on the surface side.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 青銅又は黄銅の切削切粉をそのl1又は適当な大き
さが形状に粉砕したものを原料として圧粉成形体をつく
り、該圧粉成形体を青銅の場合には840〜1080℃
、黄銅の場合には900〜960℃の各加熱温度範囲で
しかも一部液相を発生させる温度で焼結することを特徴
とする銅合金の切削切粉を利用した銅合金製品の製造法
。 2 黄銅の切削切粉なその11か又は適当な大きさ形状
に粉砕吹ものを原料として圧粉成形体をつくり、これを
900〜960℃でしかも一部液相を発生させる加熱温
度で焼結するかあるいは未焼結のま1850〜950℃
でしかも一部液相を発生させる温度範囲に加熱して鍛造
することを特徴とする銅合金の切削切粉を利用した銅合
金製品の製造法。
[Scope of Claims] 1. A powder molded body is made from bronze or brass cutting chips crushed into l1 or an appropriate size shape, and the powder molded body is made of 840 mm in the case of bronze. ~1080℃
A method for producing a copper alloy product using cutting chips of a copper alloy, characterized in that, in the case of brass, sintering is performed within a heating temperature range of 900 to 960° C. and at a temperature that partially generates a liquid phase. 2. A powder compact is made using brass cutting powder (Part 11) or a blowing powder crushed into an appropriate size shape as a raw material, and this is sintered at a heating temperature of 900 to 960°C and at a temperature that partially generates a liquid phase. or unsintered 1850-950℃
A method for producing copper alloy products using copper alloy cutting chips, which is characterized by heating and forging to a temperature range that partially generates a liquid phase.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6053440U (en) * 1983-09-19 1985-04-15 株式会社 森精機製作所 Automatic tool changer in machining center

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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