JPH0826363B2

JPH0826363B2 - 急冷凝固金属粉末の押出成形方法

Info

Publication number: JPH0826363B2
Application number: JP62229343A
Authority: JP
Inventors: 裕山縣; 壽也天粕; 孝志田村
Original assignee: Kubota Corp; Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Kubota Corp; Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1987-09-12
Filing date: 1987-09-12
Publication date: 1996-03-13
Anticipated expiration: 2011-03-13
Also published as: JPS6473001A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は急冷凝固金属粉末の経済性に優れた成形方法
に関する。

（従来の技術）急冷凝固金属粉末は、結晶粒が微細で合金元素も過飽
和に含有させることができるので、例えばアルミニウム
やアルミニウム合金（以下、単にアルミニウムとい
う。）の急冷凝固粉末によって形成された押出材は、溶
製材では具備することができない優れた材質特性を有
し、機械部品等の材料として注目されている。

前記押出材は、通常、急冷凝固金属粉末を冷間静水圧
加圧（CIPという）により等方向に圧縮成形し、この成
形体を封缶脱ガス処理をして熱間静水圧加圧（HIPとい
う）により加圧焼結した後、この焼結体に押出加工を施
して製造していた。

そして、押出材は冷間鍛造や温間鍛造等により製品に
近似した外形を有する成形品に加工成形される。

ところで、急冷凝固金属粉末の焼結体を得るのに、HI
Pのような強力な焼結処理を行うのは次の理由による。
すなわち、急冷凝固金属粉末の表面には酸化物被膜が生
成している。例えば、アルミニウム急冷凝固粉末の場合
では、化学的に安定で緻密なAl₂O₃被膜が強固に形成さ
れている。従って、かかる急冷凝固金属粉末の焼結体を
得るには、基地が酸化物被膜を介して拡散接合しなけれ
ばならず、強力な焼結処理が必要となるからである。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記の成形方法では、成形工程が煩雑
で生産性が悪く、またHIP等を施すために高価な設備を
必要とし、成形品のコスト上昇の要因となっている。

また、HIP、押出し、場合によっては成形の際に加熱
が繰り返して行われるため、粉末中の析出物や晶出物が
肥大、成長して材質特性が劣化するという欠点があっ
た。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、材質特
性の劣化の虞れがなく、しかも低コストで生産性に優れ
た急冷凝固金属粉末の成形方法を提供することを目的と
する。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するために講じられた本発明の急冷凝
固金属粉末の成形方法は、コンテナ11の押出方向前端面
に成形金型１を当接させてコンテナ前端面に開口した押
出孔12と成形金型１の当接面に開口した成形孔３とを連
通させ、コンテナ11の内部に装填された急冷凝固金属粉末の圧
縮成形体15を前記成形孔３に押出すと共に成形孔３に摺
動自在に挿着されたマンドレル７のコンテナ側端部に形
成された成形型部８に押出材16を押付けて加圧成形した
後、コンテナ11を成形孔３の軸方向に対して直角方向に移
動させて押出材16を成形孔３開口面でせん断した後、マンドレル７をコンテナ側へ移動して成形孔３内の成
形品20を成形孔３外へ取出すことを発明の構成とするも
のである。

（実施例）以下、図面を参照して、まず本発明を実施するための
装置の概略について説明し、本発明方法の実施要領に言
及する。

第１図〜第４図に示した押出成形装置は、上面に開口
を有する成形孔３が形成された成形金型１と、該金型１
に対して中心位置と離反位置との間で液圧シリンダ等に
よって水平方向に移動自在とされ、中心位置側で成形金
型１上面に当接するコンテナ11と、該コンテナ11の中心
位置側においてその内部に装填された急冷凝固金属粉末
の圧縮成形体15を加圧し、コンテナ11下面に開口した押
出孔12より前記成形体５を押出すための押出ステム17と
を備えている。

前記成形金型１は、成形型２が型ホルダ４に嵌着され
て構成され、成形型２の上面と型ホルダ４の上面とが面
一とされている。成形型２には上面に開口を有する成形
孔３が上下方向に貫通成形されており、該成形孔３と同
心状に型ホルダ４に案内孔５が形成されている。案内孔
５および成形孔３には成形孔３内周面に密接し液圧シリ
ンダ等により上下方向に移動自在とされたマンドレル７
が挿着されている。該マンドレル７の上端部には成形型
部８が形成され、マンドレル７の下端位置において成形
孔３内周面と該成形型部８とで成形室９を構成してい
る。

前記コンテナ11に開設された押出孔12は、コンテナ11
が中心位置側に位置するとき、成形金型１の成形孔３と
直線状に連通状態となるよう形成されている。

前記押出ステム17は、液圧シリンダ等によって上下方
向移動自在とされ、かつその先端がコンテナ11内の圧縮
成形体15上端に載置した押盤13に当接した状態で高圧で
加圧可能とされている。

上記押出成形装置を用いて本発明方法を実施するに
は、まず、第１図に示したように、コンテナ11を中心位
置側として、コンテナ11下面と成形金型１上面とを当接
させて型締めし、押出孔12と成形孔３とを連通状態とす
る。このとき、成形孔３内のマンドレル７は下端位置に
保持しておく。

次に、第２図に示すように、押出ステム17を下降して
押盤13を介してコンテナ11に装填した圧縮成形体15を加
圧し押出孔12から成形孔３に押出す。

前記成形体15は、一軸圧縮によって成形すればよい。
成形に当っては、相対密度が60〜80％となるように成形
するのがよい。60％未満では粉末の固化が不十分であ
り、取扱いが困難となる。一方、80％を越えると、圧縮
に際し高荷重を要し大形の装置が必要となり、また、成
形に長時間を要する。更に、成形材の内部の空隙部分が
過少になり、押出し時の加熱によっても内部空隙に残存
した水分の除去が困難になり、品質低下を招来する。
尚、圧縮成形は常温下で行えばよく、特に加熱を必要と
しない。

圧縮成形体15を構成する急冷凝固粉末は、押出加工に
より強力なせん断作用を受け、粉末の表面に形成されて
いる酸化物被膜が分断破壊され、また基地中の晶出物や
析出物も微細に分断され、これらが基地中に均一に分散
されて高強度化が図られる。

アルミニウム急冷凝固粉末の圧縮成形体を用いる場
合、押出比は５〜20とするのがよい。５未満では、Al₂O
₃被膜等の分断作用が不足し、一方20を越えると押出荷
重が過大となり、工業的生産に適さなくなる。尚、好ま
しくは７〜12の範囲がよい。また、押出温度は250〜450
℃とするのがよい。250℃未満では、急冷凝固粉末の変
形抵抗が大きくなり、大きな押出荷重を必要とし、ま
た、Al₂O₃被膜の分断破壊後の基地の拡散接合が不十分
となる。一方450℃を越えると、析出物の核の発生や成
長が促進し、粗大析出物が生成し、強度の低下を招来す
る。

成形孔３に押出された押出材16は、マンドレルの成形
型部８に押し当てられ、成形室９を完全に充満する。

押出成形完了後、第３図に示すように、押出ステム17
をコンテナ11外部へ上昇させた後、コンテナ11を離間位
置側へ移動する。このとき、成形型２の上端面とコンテ
ナ11の下端面とは当接状態でコンテナ11が水平移動する
ため、両面の境界すなわち成形孔３の開口面で押出材16
はせん断され、成形室９内にピストン形状の成形品20が
残置される。

この際、押出材16の切断が極めて容易に行われると共
に、切断時に押出成形部分は成形室９内に収容された状
態となっているため、成形品20に変形や損傷が生じにく
い。

次に、第４図に示すように、マンドレル７を上昇させ
て、成形品20を成形孔３外方へ突き出し、適宜のクラン
プ装置によって成形品20をマンドレル７から取り外す。

この場合、第５図に示すように、成形孔3a内周面をコ
ンテナ側が大径とされ下方漸次縮径されたテーパ周面で
形成しておくと、マンドレル７を少し下降させることに
よって、成形型部８と押出成形部分との密着状態を解消
することができる。その結果、マンドレル７の上昇後、
マンドレル７から成形品20を容易に取り外すことができ
る。

マンドレル７から成形品20を取り外した後、マンドレ
ル７を下端位置に下降させると共に、コンテナ11を中心
位置側に復帰させ、第２図〜第４図を繰り返すことによ
り、成形品20が連続的に押出成形される。

ところで、第１図〜第４図では、成形金型１上面およ
びコンテナ11下面を当接し、両者を固定した状態で押出
ステム17を下降させ、コンテナ11内の圧縮成形体15を成
形金型１の成形室９へ押出し成形したが、これとは逆
に、第６図に示すように、押出ステム17を固定してお
き、コンテナ11および成形金型１を押出ステム17側へ一
体的に移動させることにより押出し成形を行ってもよ
い。この場合、押出成形完了後、押出ステム17がコンテ
ナ11から抜け出る基準位置まで両者を下降させ、この基
準位置でコンテナ11の水平移動を行い、押出材16のせん
断を行えばよい。また、第７図のように、第６図の装置
構成を上下反対に構成してもよい。

なお、本発明による押出成形は、アルミニウム急冷凝
固粉末のほか、マグネシウムおよびその合金、亜鉛およ
びその合金など塑性変形の容易な金属の急冷凝固粉末に
対しても適用が可能である。

（発明の効果）以上説明した通り、本発明の押出成形方法によれば、
押出によって、急冷凝固金属粉末の表面に形成されてい
る酸化物被膜が分断し基地中に分散させると共に基地を
拡散接合できるので、押出素材として急冷凝固金属粉末
の圧縮成形体を用いることができ、押出素材の成形に高
価な設備を要するHIP処理等を省略することができ、生
産設備のコスト低減を図ることができる。

また、押出しと共に加圧成形を完了するので、押出し
によって、所期の成形品を得ることができ、総合生産性
に優れ、成形品のコスト軽減に寄与すること著大であ
る。

また、急冷凝固金属粉末から成形品を得る間に、少な
くとも押し出し時にのみ加熱するだけでよいから、急冷
凝固金属粉末の材料特性を損うことなく、所期の成形品
を得ることができる。

更に、押出成形部分を成形孔内に収容したまま、コン
テナの移動により該部分とコンテナの押出孔内の押出材
とをせん断により切断することができるので、成形品の
外形状を損うことなく、極めて容易に切断することがで
き生産性に優れる。また、切断に伴う材料ロスも生じな
い。

このように、本発明によれば、コスト面および品質面
において優れた成形品を得ることができ、工業的利用価
値は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明を実施するための装置と加工プ
ロセスを示す断面説明図であって、第１図は圧縮成形体
のコンテナへの装填状態を、第２図は押出成形状態を、
第３図は押出材のせん断状態を、第４図は成形品の取出
し状態を示す。また、第５図は成形孔の他例を示す要部
断面図、第６図および第７図は他の本発明実施装置の断
面説明図である。１……成形金型、3,3a……成形孔、７……マンドレル、
８……成形型部、11……コンテナ、12……押出孔、16…
…押出材、20……成形品。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンテナ11の押出方向前端面に成形金型１
を当接させてコンテナ前端面に開口した押出孔12と成形
金型１の当接面に開口した成形孔３とを連通させ、コンテナ11の内部に装填された急冷凝固金属粉末の圧縮
成形体15を前記成形孔３に押出すと共に成形孔３に摺動
自在に挿着されたマンドレル７のコンテナ側端部に形成
された成形型部８に押出材16を押付けて加圧成形した
後、コンテナ11を成形孔３の軸方向に対して直角方向に移動
させて押出材16を成形孔３開口面でせん断した後、マンドレル７をコンテナ側へ移動して成形孔３内の成形
品20を成形孔３外へ取出すことを特徴とする急冷凝固金
属粉末の押出成形方法。