粉末压坯的成型方法技术

一种粉末压坯的成型方法，用于对多个压缩成型层沿径向层叠而成的粉末压坯进行成型，其特征在于，将分别成型为各压缩成型层的多种原料粉末以在粉末压坯的径向上相互分离的状态配置在未形成腔室的成型模具的外部，然后维持着所述相互分离的状态而使成型模具的可动侧和静止侧相对移动，由此同时进行腔室的形成和多种原料粉末向腔室的填充，在多种原料粉末向腔室的填充完成后，将所述相互分离的状态解除，然后同时压缩多种原料粉末。根据本发明专利技术的粉末压坯的成型方法，能够同时进行腔室的形成和多种原料粉末向腔室的同时填充。这样，能够顺畅地高效地将原料粉末填充在腔室中。

【技术实现步骤摘要】
粉末压坯的成型方法本申请是申请号为201580014158.7、申请日为2015年4月17日、专利技术名称为“烧结机械部件、粉末压坯的成型装置及成型方法”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及烧结金属制的机械部件(烧结机械部件)、粉末压坯的成型装置及成型方法，特别是对于烧结机械部件，涉及随着从其它部件向外径面输入载荷，相对于插入到内周的轴一边滑动一边旋转的烧结机械部件。
技术介绍
近年来，以降低成本和提高滑动特性为目的进行了如下的尝试，例如将装配在减速机构等中的机械部件从金属(锭料)的机械加工品置换为烧结机械部件。在各种机械部件例如行星齿轮减速机构中使用的行星齿轮(空转齿轮)中，在内径侧和外径侧要求的需求特性不同。即，空转齿轮随着从其它部件(其它齿轮)向其外径面输入载荷，而相对于插入内周的轴滑动着旋转，因而对空转齿轮的内径面要求较高的滑动性，而对空转齿轮的外径侧要求比较高的机械强度，以便在反复输入来自其它部件的载荷时也不会产生变形、破损等。例如，单独制作作为外侧层的齿轮部和作为内侧层的轴承部，将轴承部压入齿轮部的内周，由此能够同时满足如上所述的需求特性(参照专利文献1)。但是，在如专利文献1那样通过将轴承部压入齿轮部的内周来得到由双层构造的烧结体构成的空转齿轮的情况下，在轴承部或者齿轮部的至少一方产生随着压入而形成的变形等，有可能不能满足对作为完成品的空转齿轮要求的各部分的精度。并且，为了得到完成品，需要多个工序(模具和设备)，在成本方面比较困难。这样的问题可以考虑采用如下述的专利文献2公开的方法来解决，即对使材质(金属组成)在内径侧和外径侧不同的双层构造的粉末压坯进行成型。即，在专利文献2所记载的方法中，例如能够在一个工序中(使用一个成型装置)得到粉末压坯，该粉末压坯由高强度的第1粉末形成外径侧的外径层，并且由滑动性良好的第2粉末形成内径侧的内径层。因此，如果对该粉末压坯进行烧结，则能够低成本地得到外径侧是高强度、且内径面的滑动性良好的双层构造的烧结机械部件。更详细地叙述专利文献2所公开的技术方案。在专利文献2中公开了成型装置，该成型装置具有对粉末压坯的外径面进行成型的筒状的冲模、对粉末压坯的内径面进行成型的型芯、以及相对于冲模进行相对升降移动的筒状的上冲头、下冲头和隔离部件，下冲头采用彼此能够独立升降的第1及第2冲模。在使用这样的成型装置的情况下，例如按照以下所述对双层构造的粉末压坯进行成型。首先，将隔离部件及在其内径侧设置的第2下冲头配置于上升位置，将在隔离部件的外径侧设置的第1下冲头配置于下降位置，由此在隔离部件的外径侧形成第1空间(腔室)，将装填在第1滑履中的第1粉末填充到该第1空间中。然后，通过使第2下冲头下降，在隔离部件的内径侧形成第2空间，将装填在第2滑履中的第2粉末填充到该第2空间中。并且，在使隔离部件下降后使上冲头下降，沿轴向同时压缩第1及第2粉末。由此，得到例如外径侧由高强度的第1粉末的压缩成型层构成、内径侧由耐磨性良好的第2粉末的压缩成型层构成的双层构造的粉末压坯。因此，如果对该粉末压坯进行烧结，能够得到外径侧是高强度、且内径面的耐磨性良好的烧结机械制的机械部件(例如轴承和齿轮)。总之，如果采用专利文献2的技术方案，则能够容易得到在径向的每个区域中特性不同的烧结机械部件。在专利文献2中也记载了，通过采用彼此能够独立升降的第1及第2隔离部件，并且采用彼此能够独立升降的第1～第3下冲头，对将三个压缩成型层沿径向层叠而成的三层构造的粉末压坯进行成型。具体而言，通过将两个隔离部件及第2、第3下冲头配置在上升位置，并且将第1下冲头配置在下降位置，在形成于冲模和第1隔离部件之间的第1空间中填充第1粉末，然后通过使第2下冲头下降移动来在形成于两个隔离部件之间的第2空间中填充第2粉末，然后通过使第3下冲头下降移动来在形成于第2隔离部件和型芯之间的第3空间中填充第3粉末。并且，在使两个隔离部件下降后使上冲头下降，沿轴向同时压缩第1～第3粉末，由此对三层构造的粉末压坯进行成型。另外，从理论上讲，在对将四个以上的压缩成型层进行层叠而成的粉末压坯进行成型时也能够应用专利文献2的技术方案。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平7－238880号公报专利文献2：日本特开2005－95979号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在专利文献2所记载的双层构造烧结体中，为了提高相对于轴的滑动性，需要将内径面(与轴的滑动面)形成为含有丰富的铜的富铜层。而另一方面，为了在双层构造烧结体的外径侧确保较高的机械强度，需要将构成烧结体的外侧层的金属组织设为例如以铁-碳为主体的珠光体组织。在这种情况下，为了得到珠光体组织，需要在1130℃以上的高温下烧结粉末压坯。但是，当在如上所述的高温下烧结粉末压坯的情况下，富铜层中含有的铜完全熔融，因而在滑动面中不能存在足够量的铜组织。而另一方面，如果只是单纯地降低烧结温度，则不能确保在烧结体的外径侧需要的强度。另外，专利文献2所公开的技术方案有利于能够比较低成本且高精度地制造多层构造的粉末压坯、以及能够在径向的每个区域中同时满足不同的需求特性的机械部件。但是，由于是分阶段地形成腔室来填充各原料粉末的结构，因而除循环周期变长以外，还存在成型模具的构造和动作控制复杂化的问题。鉴于上述的实际情况，本专利技术的第1课题是提供同时提高了外径侧的机械强度及内径面(与轴的滑动面)的滑动性的烧结机械部件。并且，本专利技术的第2课题是能够高效率且低成本地对将多个压缩成型层沿径向层叠而成的多层构造的粉末压坯进行成型，由此能够低成本地制造能够同时满足各种需求特性的烧结机械部件。用于解决问题的手段为了解决上述第1课题而完成的本申请的第1专利技术的烧结机械部件由烧结体形成，随着从其它部件向外径面输入载荷，在相对于插入内周的轴一边滑动一边旋转，其特征在于，烧结体由含有Cu的内侧层、和以与内侧层接触的状态与内侧层一起进行烧结后的外侧层构成，外侧层以Fe、Cu和熔点比Cu低的低熔点金属为主成分，而且其金属组织以Fe组织、以及Cu和所述低熔点金属的合金组织为主体，该Cu和所述低熔点金属的合金组织位于Fe组织的晶粒边界而将Fe组织彼此结合。如上所述，在构成烧结体的外侧层含有Cu和熔点比Cu低的低熔点金属(低熔点金属)的情况下，在烧结时，首先外侧层(严格地讲是指粉末压坯中随着烧结而成为外侧层的部分)中包含的低熔点金属熔融，其熔融液借助毛细管现象扩散至Fe微粒的内部深处。并且，低熔点金属的熔融液将Cu微粒的表面润湿，由此Cu微粒熔融而与低熔点金属之间形成液相状态的合金(Cu和低熔点金属的合金)，该液相状态的合金进入Fe组织之间而成为将Fe组织彼此结合的组织。由此，能够得到Fe组织彼此牢固结合的高强度的外侧层，因而即使将烧结温度设定为比Cu的熔点低的温度，也能够在外侧层确保比较高的机械强度。而另一方面，如果使烧结温度比Cu的熔点低，则内侧层(严格地讲是指粉末压坯中随着烧结而成为内侧层的部分)中包含的Cu微粒不会通过烧结而熔融，而保持固体的状态。因此，内侧层中包含的Cu不会被引入外侧层中，能够形成如下的富铜层，该富铜层在内侧层的内径面(与轴的滑动面)分布了许多Cu组织。因此，能够同时实现烧结体的高强度化以及与轴的滑动面的滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉末压坯的成型方法，用于对多个压缩成型层沿径向层叠而成的粉末压坯进行成型，其特征在于，将分别成型为各压缩成型层的多种原料粉末以在粉末压坯的径向上相互分离的状态配置在未形成腔室的成型模具的外部，然后维持着所述相互分离的状态而使成型模具的可动侧和静止侧相对移动，由此同时进行腔室的形成和多种原料粉末向腔室的填充，在多种原料粉末向腔室的填充完成后，将所述相互分离的状态解除，然后同时压缩多种原料粉末。

【技术特征摘要】
2014.04.22 JP 2014-088098;2014.07.23 JP 2014-149851.一种粉末压坯的成型方法，用于对多个压缩成型层沿径向层叠而成的粉末压坯进行成型，其特征在于，将分别成型为各压缩成型层的多种原料粉末以在粉末压坯的径向上相互分离的状态配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：多贺晴司，中山十四夫，松月健浩，须贝洋介，毛利敏彦，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP