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技術 焼結品の製造方法

出願人 富士電子工業株式会社
発明者 渡邊日吉
出願日 1995年8月23日 (24年6ヶ月経過) 出願番号 1995-239121
公開日 1997年3月4日 (23年0ヶ月経過) 公開番号 1997-059702
状態 拒絶査定
技術分野 粉末冶金 熱処理
主要キーワード 無酸化ガス 素材硬度 型入れ 搬出入機構 再焼結 高周波焼入後 加熱位置 焼入油
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1997年3月4日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

目的

焼結品であってもより高い強度を有するものを製造することができ、高周波焼入に伴う発錆の問題や仕上げ工数の増加を伴わない。

構成

焼結品Wとなる混合された粉末WAを型入れして加圧する工程S1と、加圧した粉末WAを焼結して焼結品Wとする工程S2と、焼結品Wに対して焼入油を用いた高周波無酸焼入を施す工程S3とを有している。

概要

背景

従来の焼結品の製造方法は、材料を混合して製造すべき焼結品に応じた組成を有する粉末を作り、この粉末を型入れした後にプレス及び焼結を行って焼結品を製造するのが一般的である。

かかる従来の焼結品の製造方法において焼結品の強度を向上させる方法としては、プレスの際の圧力を増加させることによって密度を上げる方法と、粉末を構成する材料を変更して材料自身の強度を上げる方法とが一般的である。

概要

焼結品であってもより高い強度を有するものを製造することができ、高周波焼入に伴う発錆の問題や仕上げ工数の増加を伴わない。

焼結品Wとなる混合された粉末WAを型入れして加圧する工程S1と、加圧した粉末WAを焼結して焼結品Wとする工程S2と、焼結品Wに対して焼入油を用いた高周波無酸焼入を施す工程S3とを有している。

目的

本発明は上記事情に鑑みて創案されたもので、焼結品であってもより高い強度を有するものを製造することができ、高周波焼入に伴う発錆の問題や仕上げ工数の増加を伴わない焼結品の製造方法を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

焼結品となる混合された粉末型入れして加圧する工程と、加圧した粉末を焼結して焼結品とする工程と、この工程で得られた焼結品に焼入油を用いた高周波無酸焼入を施す工程とを具備したことを特徴とする焼結品の製造方法。

請求項2

焼結品となる混合された粉末を型入れして加圧する工程と、加圧した粉末を焼結して焼結品とする工程と、この工程で得られた焼結品に対して必要に応じた加工を施す工程と、焼結品に対して焼入油を用いた高周波無酸化焼入を施す工程とを具備しており、前記焼結品に対して必要に応じた加工は、サイジングコイニング再加圧或いは再焼結であることを特徴とする焼結品の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、焼結品高周波無酸焼入を施す焼結品の製造方法に関する。

背景技術

0002

従来の焼結品の製造方法は、材料を混合して製造すべき焼結品に応じた組成を有する粉末を作り、この粉末を型入れした後にプレス及び焼結を行って焼結品を製造するのが一般的である。

0003

かかる従来の焼結品の製造方法において焼結品の強度を向上させる方法としては、プレスの際の圧力を増加させることによって密度を上げる方法と、粉末を構成する材料を変更して材料自身の強度を上げる方法とが一般的である。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、この2種類の方法では十分な強度が得られないのは周知であった。一般に金属製品の強度向上のためには、高周波焼入が用いられるが、焼結品の場合には以下のような理由により高周波焼入が用いられなかった。

0005

すなわち、焼結品の内部には多くの空間が存在するため、高周波焼入に用いられる冷却水ソリュブル等の水溶性焼入液が前記空間に浸入し、後に発錆を招きやすいのである。また、高周波焼入後に発錆の防止対策を焼結品に施せばよいのであるが、この防止対策も工程或いはコストの面から非常に困難であり、しかも内部に多くの空間が存在することから完全ではなかった。

0006

また、冷却水や水溶性焼入液の代わりに焼入油を使用すれば後の発錆の問題は生じないが、冷却の際に焼結品内部の空間に存在する空気中の酸素燃焼するので、焼結品の表面にスケールが付着する。このため、焼入油を使用するならば、後にスケール除去という工程が必要になり、仕上げ工数の増加を回避しえないのである。

0007

本発明は上記事情に鑑みて創案されたもので、焼結品であってもより高い強度を有するものを製造することができ、高周波焼入に伴う発錆の問題や仕上げ工数の増加を伴わない焼結品の製造方法を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0008

請求項1に係る焼結品の製造方法は、焼結品となる混合された粉末を型入れして加圧する工程と、加圧した粉末を焼結して焼結品とする工程と、この工程で得られた焼結品に焼入油を用いた高周波無酸化焼入を施す工程とを備えている。

0009

また、請求項2に係る焼結品の製造方法は、焼結品となる混合された粉末を型入れして加圧する工程と、加圧した粉末を焼結して焼結品とする工程と、この工程で得られた焼結品に対して必要に応じた加工を施す工程と、焼結品に対して焼入油を用いた高周波無酸化焼入を施す工程とを備えており、前記焼結品に対して必要に応じた加工は、サイジングコイニング再加圧或いは再焼結である。

発明を実施するための最良の形態

0010

図1は本発明の第1の実施の形態に係る焼結品の製造方法の工程を示すフローチャート図2は粉末の型入れ工程を説明する概略的説明図、図3は焼結品に高周波無酸化焼入を施す高周波焼入装置の概略的構成図、図4は焼結品とその内部に存在する空間とを示す概略的模式図、図5は本発明の第2の実施の形態に係る焼結品の製造方法の工程を示すフローチャートである。

0011

本発明の第1の実施の形態に係る焼結品の製造方法は、焼結品Wとしての歯車を製造する工程であって、焼結品Wとなる混合された粉末WAを型入れして加圧する工程(図1のS1)と、プレスした粉末WAを焼結して焼結品Wとする工程(図1のS2)と、焼結品Wに対して焼入油Lを用いた高周波無酸化焼入を施す工程(図1のS3)とを有している。

0012

まず、図2に示すように、粉末WAを製造すべき歯車に対応した凹部811が形成された下型810に入れ(型入れ)、この下型810に上型820を重ねて所定の圧力で加圧する(図1のS1)。

0013

型入れが完了したならば、加圧した粉末WAを焼結して焼結品Wとするのであるが、この焼結は焼結品の酸化を防止するため、窒素ガスアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下で行われる(図1のS2)。

0014

この後に、焼結品Wに対して高周波無酸化焼入を行う(図1のS3)。ここでの無酸化焼入は、アルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で行われる。

0015

具体的には、図3に示すように、開放された下端が焼入油Lに浸漬されたチャンバー200と、このチャンバー200内に設置された高周波加熱コイル100と、この高周波加熱コイル100に高周波電流を供給する高周波電源700と、前記焼入油Lを貯溜するタンク500と、前記チャンバー200に対してアルゴンガスや窒素ガス(以下、無酸化ガスGとする)を供給するガス供給機構600と、前記チャンバー200内に焼結品Wを搬入するとともに搬出する搬出入機構400とを有する高周波無酸化焼入装置によって高周波無酸化焼入を行う。

0016

焼結品Wは、搬出入機構400の一部を構成する回転テーブル410に載置され、チャンバー200の内部に搬入される。チャンバー200の下端は焼入油Lに浸漬されているので、図3における矢印Aに示すように、焼結品Wは搬入の際に必ず焼入油Lを通過する。ここで、高周波加熱の際に焼結品Wにおいてスケールが生じないようにするため、焼入油Lには水分を含まないものを用いるのは勿論である。

0017

チャンバー200の内部には、大気圧より高い圧力で無酸化ガスGが充満されているため、焼結品Wの内部に存在する空間W1 に入っていた空気は無酸化ガスGと入れ替えられる。そして、前記空間W1 に入っていた空気は、チャンバー200の天井部に設けられた排気部210からチャンバー200の外部に排気される。

0018

かかる焼結品Wは、回転テーブル410によって高周波加熱コイル100による加熱位置まで上昇させられ加熱される。なお、この際、焼結品Wに対して均等な加熱を行うため、回転テーブル410は図3における矢印B方向に回転駆動されている。

0019

加熱されている焼結品Wの内部の空間W1 には空気、すなわち酸素が存在しないため、高周波加熱コイル100による焼結品の加熱中に酸素の燃焼に起因するスケールの付着の問題は生じない。そして、焼結品Wの表面状態光輝状態に仕上がる。

0020

加熱が完了した焼結品Wは、回転テーブル410によって回転させられたままの状態で焼入油Lに浸漬されて焼入が施される。この後、回転テーブル410は、図3における矢印Cに沿ってチャンバー200の外部に焼結品Wを搬出する。このようにして焼結品Wに対する高周波無酸化焼入が行われる。

0021

なお、高周波無酸化焼入が施された焼結品Wに対して、必要に応じて適宜な加工が施されることもある。

0022

ここで、本発明の実施の形態に係る焼結品の製造方法で製造された歯車と、従来の方法で製造された歯車との各部の寸法の誤差を比較する。

0023

両者とも混合された粉末の成分は、Cuが1〜2重量%、Cが1〜1.2重量%、残りがFeと同一である。かかる粉末からM2.5×42Tの歯車を製造する。歯車として製造された後の密度は6.6g/cm2 以上、伸びは3%以上、素材硬度はHv100以上となる。

0024

0025

上記した表1にあるように、この実施の形態に係る焼結品の製造方法によって製造された歯車は従来の方法によって製造されたものより格段に誤差が小さくなっているのが判る。すなわち、この実施の形態に係る焼結品の製造方法によって製造された歯車は、焼入前とほぼ同一のJIS3〜3.5級程度の精度は十分確保できるのである。それに対して、従来方法で製造された歯車はJIS5〜6級程度の精度しか得られないのである。

0026

これは、上述したようにM2.5×42Tの歯車、それも一定の成分比を有する混合された粉末から製造された歯車の例であるが、これと異なる形状の製品を製造する場合にもこの実施の形態に係る焼結品の製造方法が有効であることは勿論である。

0027

第2の実施の形態に係る焼結品の製造方法は、焼結品Wとなる混合された粉末WAを型入れして加圧する工程(図5のS1)と、加圧した粉末WAを焼結して焼結品とする工程(図5のS2)と、この工程で得られた焼結品Wに対して必要に応じた加工を施す工程(図5のS3)と、焼結品Wに対して焼入油Lを用いた高周波無酸化焼入を施す工程(図5のS4)とを備えており、前記焼結品Wに対して必要に応じた加工は、サイジング、コイニング、再加圧或いは再焼結である。

0028

この第2の実施の形態に係る焼結品の製造方法が、第1の実施の形態に係る焼結品の製造方法と異なる点は、高周波無酸化焼入を施す工程の前で、焼結品Wに対して必要に応じた各種の加工が施される点である。

0029

より精度の高い焼結品Wを求める場合には、焼結品Wに対して例えばサイジングを施せば、その精度はJISにおける1級分だけ向上することが知られている。すなわち、焼結品Wに対してサイジング、コイニング、再加圧或いは再焼結のうち適宜な加工を必要に応じて施せば、焼結品Wの精度をより向上させることができるのである。

発明の効果

0030

上述したように本発明に係る焼結品の製造方法は、焼結品に対して高周波無酸化焼入を施すため、これで製造された製品には従来の製造方法にはない以下の有利な点がある。

0031

焼結品に対して高周波無酸化焼入を施すため、従来の焼結品よりも高い強度を有するとともに、より高精度の焼結品を得ることができる。しかも、その高周波無酸化焼入には冷却液として水溶性焼入液等ではなく焼入油を用いるため、発錆の問題が生じない。

0032

しかも、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下での高周波無酸化焼入を行うため、焼結品の内部の空間に空気、すなわち酸素が存在しないため、酸素の燃焼に起因する焼結品へのスケールの付着が生じない。従って、高周波無酸化焼入の後にスケールを除去する工程はまったく無用となる。また、焼入後の精度も高く、バラツキも少ない。

0033

また、高周波無酸化焼入装置を従来の焼結品の製造工程にインライン組み入れることは簡単である。このため、焼結品の強度及び精度向上、後に生じる発錆の問題、スケール除去工程等の従来では解決しえなかった問題を解消するものとして、本発明に係る焼結品の製造方法は非常に優れたものであるといえよう。

0034

さらに、高周波無酸化焼入の前に、焼結品に対して必要に応じてサイジング、コイニング、再加圧或いは再焼結を施すことにより、焼結品の精度をより向上させることが可能となる。

図面の簡単な説明

0035

図1本発明の実施の形態に係る焼結品の製造方法によって歯車を製造する工程を示すフローチャートである。
図2粉末の型入れ工程を説明する概略的説明図である。
図3焼結品に高周波無酸化焼入を施す高周波焼入装置の概略的構成図である。
図4焼結品とその内部に存在する空間とを示す概略的模式図である。
図5本発明の第2の実施の形態に係る焼結品の製造方法の工程を示すフローチャートである。

--

0036

W焼結品
WA 粉末

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