粉体的压缩成形方法及其装置制造方法及图纸

在粉体成形压力机的上下压头(2)、(5)的至少一方与冲头(3)之间，插入磁致伸缩致动器(52)而作为冲击力产生机构，在进行基于规定的静压的压缩之后，进行基于冲击力的压缩，从而使内部应力降低。如果在进行基于静压的压缩之后，松动上压头(2)的压下，以使得上压头(2)能够利用自重下落，则能够进一步缩短成形时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用立式压力机对陶瓷、金属等造粒粉进行压缩成形的粉体的压缩成形方法及其装置。
技术介绍
将在陶瓷、金属等粉末中混合蜡等粘合剂而制成的颗粒填充到压力机的金属模具内，并进行压缩成形。被压缩成形的粉体通常在烧成炉中进行烧成处理，并被形成为机械加工用超硬刀尖、精密机械部件等。在如普通的压力机那样利用曲柄机构、液压机构使上冲头、下冲头缓缓升降的方法中，由于粉末之间的滑动不佳，因此难以将粉体成形为高密度，并且成形品内部的密度分布不均勻，这是不理想的。在日本特开2004-174595号公报中记载了下述方法经由层叠型压电元件将冲头安装于上压头或上下的各个压头，通过对填充于金属模具内的粉体间歇性地施加冲击力， 由此将上述粉体成形加工为规定的形状。根据该专利公报所记载的方法，希望利用冲击力在粉末之间产生滑动，从而消除上述问题点。图11是上述的日本特开2004-174595号公报所记载的冲击式压力机的一例，标号 1表示框架，标号11表示中间框架，标号2表示上压头，标号21表示上压头2的升降机构亦即滚珠丝杠，标号23表示层叠型压电元件，标号3表示经由层叠型压电元件23安装于上压头2的上冲头，标号4表示固定于中间框架11的模具，标号5表示下压头，标号51表示下压头5的升降机构亦即滚珠丝杠，标号52表示层叠型压电元件，标号6表示下冲头。作为压电元件，例如，众所周知有利用压电电阻效应的PZT (Piezo-e 1 ectric Transducer)。该元件是在施加驱动电压时以高速发生变形的陶瓷。在上述日本特开2004-174595号公报所记载的粉末成形压力机中，如该专利公报的段落W030]所记载的那样，存在下述问题压电元件的位移量很小，约为几ym 几十 μ m,因此不仅需要层叠多个压电元件，还必须以回弹量(压缩时的长度-压缩后的长度) 比移动量小的粉末作为对象，否则没有效果。并且，由于压电元件所产生的冲击力原本不具有方向性，因此，为了使该冲击力集中于上下方向的移动，需要在装置方面下功夫。此外，根据本专利技术者们进行的实验可知，如果在对粉体施加冲击之前不预先施加规定的压力，则冲击力不作用于粉体整体，而在内部残留空隙，无法实现均勻的压缩。
技术实现思路
本专利技术的目的在于消除上述问题点，利用有效的冲击力实现在内部无残留空隙的均勻的粉体压缩成形。对于本专利技术中的立式粉体压缩成形方法，在模具的上下分别配置上冲头和下冲头，在由该上冲头、下冲头和模具形成的空间内填充粉体，使下冲头上升、或使上冲头下降而压缩上述粉体，并使该粉体成形，其中，使上述下冲头上升、或使上述上冲头下降而压缩填充于上述空间的粉体，直至压力达到规定压力为止，接着，使在上述上冲头与安装有该上冲头的上压头之间设置的冲击力产生机构、或使在上述下冲头与安装有该下冲头的下压头之间设置的冲击力产生机构工作，对上述粉体施加进一步的压缩。并且，在本专利技术中，也可以在使上述冲击力产生机构工作而对上述粉体施加进一步的压缩之后，通过再次使上述下冲头上升、或再次使上述上冲头下降，由此消除因上述粉体的体积减小而产生的间隙。并且，在本专利技术中，也可以在使上述上冲头升降的升降机构的内部预先设置能够供上述上冲头沿上下方向自由下落的程度的规定尺寸的间隙，使上述下冲头上升、或使上述上冲头下降而压缩上述粉体直至压力达到规定压力为止的加工，利用基于上述上冲头的上述自由下落的上冲头侧的重量来进行。在本专利技术的方法中，也可以反复进行如下操作基于使上述下冲头上升、或使上述上冲头下降的对上述粉体的压缩，直至压力达到规定压力为止；和基于上述冲击力产生机构的进一步的压缩。此外，作为本专利技术的方法中的上述冲击力产生机构，也可以使用磁致伸缩致动器。除此之外，在本专利技术的方法中，基于上述冲击力产生机构的进一步压缩的冲程可以形成为粉体的平均颗粒直径的2倍以上的冲程。另一方面，对于本专利技术的装置亦即立式粉体压缩成形装置，在模具的上下分别配置上冲头和下冲头，在由上述上冲头、下冲头和模具形成的空间内填充粉体，使上述下冲头上升、或使上冲头下降而压缩上述粉体，并使该粉体成形，其中，在上述上冲头与安装有该上冲头的上压头之间、以及上述下冲头与安装有该下冲头的下压头之间的至少任意一方， 设置有作为冲击力产生机构的磁致伸缩致动器。并且，本专利技术的装置还具备升降机构。该升降机构使上述上冲头升降；以及上下方向的间隙，该上下方向的间隙设置于该升降机构的内部，以使得上述上冲头能够自由下落，本专利技术的装置可以构成为，上述上冲头中的、比上述间隙靠下侧的部分的重量作为用于压缩上述粉体的上述规定压力而发挥作用。根据本专利技术，通过在进行压缩成形时对粉体施加冲击力来使粉体的内部应力减小，起到使后续工序亦即烧成处理中的热收缩均勻化、从而提高品质的优异效果。附图说明图1是示出本专利技术实施例中的压缩成形装置的主视图。图2是示出图1的主要部位亦即金属模具周边的剖视图。图3是说明本专利技术的压缩成形方法的说明图。图4是示出图3的压缩成形中的工件的立体图。图5是示出本专利技术实施例中的冲头移动距离与抽出力之间的关系的图表。图6是示出本专利技术实施例中的冲头的相对速度与摩擦系数之间的关系的图表。图7是示出本专利技术实施例中的密度与抽出力之间的关系的图表。图8是说明本专利技术实施例的效果的示意图。图9是本专利技术实施例中的上压头下端附近的局部剖视图。图10是说明本专利技术实施例中的上压头部分的间隙的说明图。图11是现有技术中的冲击式压力机的主视图。具体实施例方式首先，使用图3的说明图对本专利技术中的粉体的压缩成形方法进行说明。在图3中，标号3表示上冲头，标号6表示下冲头，标号4表示模具。冲头以及模具的截面设置为半径为r (例如2mm)的圆柱状。如图4所示，粉体亦即工件W是被填充到这些金属模具所包围的空间内的圆柱形状。假设驱动上冲头3，并使下冲头6静止，如果将上冲头3的压缩载荷设为PD、将下冲头6的反作用力亦即静止载荷设为Ps，则Ps = Pd-(2 JirhX 摩擦系数 X 内部应力)...(1)。右边的括号内是摩擦阻力。为了在压缩结束后通过使下冲头6上升而抽出工件，只要克服上述摩擦阻力即可，因此，所需要的力即抽出力I3e为，Pe = 2 JirhX摩擦系数X内部应力· · · ·(2)。抽出力能够实际测量。由此，如果知道摩擦系数，则能够利用(2)式估算内部应力，因此，抽出力是内部应力、即可以认为是压缩粉体内部的密度均勻性的指标。图5是示出抽出时的冲头移动距离与抽出力之间的关系的图表的一例。到迅速上升的比例部分的最后的峰值为止的部分相当于静摩擦，与之连接的较低的部分是动摩擦， 动摩擦约为静摩擦的一半。另一方面，众所周知摩擦系数与冲头的相对速度之间的关系形成为指数函数。即， 虽然如果利用半对数图表来表示是向右倾斜下降的直线，但如果利用普通的图表来表示则如图6所示。与纵轴相接的值，即速度为0时的值是静摩擦系数，右侧的值相当于动摩擦系数。虽然在普通压力机中，冲头速度约为每秒10 100mm，但在冲击压力机中，冲头速度达到每秒lm。因此，在摩擦系数方面，冲击压力机比普通压力机小得多。并且，根据本专利技术者们进行的实验可知，虽然摩擦系数根据粉体的种类而改变，但如果是相同的粉体，则摩擦系数在压缩前后不变。图7是示出在改变粉体的种类时、以不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉冈寿夫，伊藤盛康，
申请(专利权)人：三和系统工程株式会社，
类型：发明
国别省市：