JP2006035234A

JP2006035234A - Press mold

Info

Publication number: JP2006035234A
Application number: JP2004214337A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Mukai; 康夫向
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】一端に傾斜面を有する筒状のセラミック成形体を、全体に亘り均一な生密度に成形することができるようなプレス成形用金型を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のプレス成形用金型は、上下に貫通する貫通孔を有する臼１と、臼１の貫通孔に下側から挿入された下パンチ２と、下パンチ２から突出するようにこれと同軸上に設けられたピン４と、ピン４の突出に対応するように設けられた凹部３ｂを有し臼１の貫通孔に上側から挿入される上パンチ３とを含み、臼１と下パンチ２及びピン４で囲まれるキャビティ５内に粉体原料を充填し、上パンチ３を臼１のキャビティ５内に挿入して粉体原料を上下方向に加圧し成形体を得るためのプレス成形用金型であって、下パンチ２の加圧面２ａと臼１の上面１ａが逆方向にむかって傾斜したことを特徴とするものである。
【選択図】図１
An object of the present invention is to provide a press-molding die capable of molding a cylindrical ceramic molded body having an inclined surface at one end to a uniform green density throughout.
A press molding die according to the present invention includes a die 1 having a through-hole penetrating vertically, a lower punch 2 inserted into the through-hole of the die 1 from the lower side, and protruding from the lower punch 2. A pin 4 provided coaxially therewith, and an upper punch 3 having a recess 3b provided so as to correspond to the protrusion of the pin 4 and being inserted into the through-hole of the die 1 from above. And the lower punch 2 and the pin 4 are filled with a powder raw material, and the upper punch 3 is inserted into the cavity 5 of the die 1 to press the powder raw material in the vertical direction to obtain a compact. This is a press-molding die, characterized in that the pressing surface 2a of the lower punch 2 and the upper surface 1a of the die 1 are inclined in the opposite direction.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、粉体原料を充填しプレス成形することにより成形体を製造するためのプレス成形用金型に関する。 The present invention relates to a press-molding die for producing a compact by filling a powder material and press-molding.

従来より、セラミックスを成形する際には、金型を使用したプレス成形や、ゴム型などを使用して水中で均等加圧して成形体を得る静水圧湿式成形、セラミックス粉体に液状の助剤を添加して、型に流し込むことで成形を行う鋳込み成形や射出成形、薄いシートを得る際に行われるロールコンパクション、ドクターブレード法などがある。 Conventionally, when molding ceramics, press molding using a mold, hydrostatic pressure wet molding to obtain a compact by pressing uniformly in water using a rubber mold, etc., liquid auxiliary to ceramic powder There are cast molding and injection molding, in which molding is performed by adding a slag into a mold, roll compaction performed when obtaining a thin sheet, a doctor blade method, and the like.

金型によるプレス成形は、金属部材や超硬部材などからなり、図４（ａ）に示すように、臼１１の下側から下パンチ１２を挿入して得られるキャビティ内に、粉体原料を充填した後、上パンチ１３を臼に嵌め込んで上下方向に１００〜１０００ＧＰａの圧力で加圧してセラミック成形体を得る成形方法である。 The press molding using a metal mold is made of a metal member or a cemented carbide member. As shown in FIG. 4A, a powder raw material is placed in a cavity obtained by inserting a lower punch 12 from the lower side of a die 11. In this molding method, after filling, the upper punch 13 is fitted into a mortar and pressurized in the vertical direction at a pressure of 100 to 1000 GPa to obtain a ceramic molded body.

特許文献１では、粉体原料を成形した際に、金型と成形体との離型を容易に行うために、成形型のキャビティ内にて、セラミックス、金属又は両者の複合材料を主体とする粉体原料を成形することにより成形体１６を製造し、成形体１６に穴部１６１を形成するために、キャビティ内１５にはピン１４が配置され、そして、そのピン１４の表面に硬質炭素系離型被膜が形成されることにより、ピン１４と成形体１６との離型性が極めて良好となり、ひいては成形体１６に割れや欠けを生ずることなく離型をスムーズに行うことが出来るというものである。 In Patent Document 1, in order to easily release a mold and a molded body when a powder raw material is molded, ceramic, metal, or a composite material of both is mainly used in a cavity of the mold. In order to manufacture a molded body 16 by molding a powder raw material and form a hole 161 in the molded body 16, a pin 14 is disposed in the cavity 15, and a hard carbon system is formed on the surface of the pin 14. By forming the release film, the releasability between the pin 14 and the molded body 16 becomes extremely good, and as a result, the mold can be smoothly released without causing cracks or chips. is there.

このような従来の金型を使用したプレス成形品は、図４（ｂ）に示すように円周に亘って貫通方向における厚みが一定のものであり、この成形品を図３に示すような一端に傾斜面を有する形状とする場合には、さらに切削加工が施されていた。 A press-molded product using such a conventional mold has a constant thickness in the penetration direction over the circumference as shown in FIG. 4 (b), and this molded product is shown in FIG. In the case of a shape having an inclined surface at one end, further cutting was performed.

また、特許文献２は、図５（ａ）に示すように、窒化ケイ素系粉体を可動式ダイス２１を用いて、加熱しながら加圧することにより複雑形状の成形体を作製する方法であって、窒化ケイ素系粉体に含まれる酸化物が軟化・溶融する温度で加圧成形する際に、複雑形状の凹部及び凸部を有する可動式の黒鉛ダイス２１を用いることにより、図５（ｂ）（ｃ）に示すような凹部を有する成形体２１の全体に亘って密度分布を均一にすることのできる成形方法である。ここでは、成形用ダイス２１の可動部にスプリング２１１を用いており、加圧時の粉体の収縮に合わせてダイス２１が動作することによって、収縮を均一にし、より密度の均一な成形体２２を作製することができるようになっている。
特開２０００−５２３２８号公報特開１９９６−３００３２５号公報 Further, as shown in FIG. 5A, Patent Document 2 is a method for producing a compact shaped body by pressurizing silicon nitride-based powder while heating it using a movable die 21. When the oxide contained in the silicon nitride-based powder is pressure-molded at a temperature at which the oxide is softened and melted, a movable graphite die 21 having a concave portion and a convex portion having a complicated shape is used, whereby FIG. This is a molding method in which the density distribution can be made uniform over the entire molded body 21 having concave portions as shown in (c). Here, the spring 211 is used for the movable part of the molding die 21, and the die 21 is operated in accordance with the contraction of the powder during pressurization, so that the contraction is made uniform and the molded body 22 having a more uniform density. Can be manufactured.
JP 2000-52328 A JP-A-1996-300325

しかしながら、切削加工を施す方法では、原料の無駄や加工時間の増加による効率面の損失があるなどの問題があった。そこで、切削加工を施さずに、特許文献１のような金型構造で、図３に示すような一端に傾斜面を有する（円周に亘って貫通方向における相対的に厚みの薄い部分と相対的に厚い部分を有する）成形体を得ようとすると、厚肉部の生密度が薄肉部のそれよりも低くなってしまい変形し易くなるという問題や、成形時の加圧により圧力の高い薄肉部から厚肉部へと応力が働くために、中央側の穴部を形成するためのピン１４に負荷がかかって破損したり、脱型時に成形体が割れて破損することがあった。 However, the method of performing cutting has problems such as waste of raw materials and loss of efficiency due to an increase in processing time. Therefore, without performing the cutting process, the mold structure as in Patent Document 1 has an inclined surface at one end as shown in FIG. 3 (relative to the relatively thin portion in the penetration direction over the circumference). If you try to obtain a molded body that has a thick part), the thickness of the thick part will be lower than that of the thin part, and it will be deformed easily, Since stress acts from the part to the thick part, the pin 14 for forming the hole on the center side may be damaged due to a load, or the molded body may be broken and damaged during demolding.

また、特許文献２のような可動式のダイス２１を用いて成形する場合は、凹凸などの形状であれば、その境界部分より、ダイス２１部分を分割して製作することができるため可能であるが、図３に示すような傾斜面をもつ成形体を成形する場合は、そのダイスの分割面を得ることができないため、このような傾斜部をもつ成形体の成形には適用できない。 In addition, in the case of forming using the movable die 21 as in Patent Document 2, it is possible because the die 21 portion can be divided and manufactured from the boundary portion as long as the shape is uneven. However, in the case where a molded body having an inclined surface as shown in FIG. 3 is formed, it is not possible to obtain a split surface of the die, and thus cannot be applied to molding a molded body having such an inclined portion.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、一端に傾斜面を有する筒状の成形体を、全体に亘り均一な生密度に成形することができるようなプレス成形用金型を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and provides the metal mold | die for press molding which can shape | mold the cylindrical molded object which has an inclined surface at one end to a uniform green density over the whole. For the purpose.

本発明者は鋭意検討の結果、下パンチの加圧面を傾斜させるとともに、これとは逆方向に向かって臼の上面を傾斜させることにより、上記目的を達成することを見出し、本発明に到達した。 As a result of intensive studies, the inventor has found that the above object can be achieved by inclining the pressure surface of the lower punch and inclining the upper surface of the die in the opposite direction, and has reached the present invention. .

すなわち本発明は、上下に貫通する貫通孔を有する臼と、該臼の貫通孔に下側から挿入された下パンチと、該下パンチから突出するようにこれと同軸上に設けられたピンと、該ピンの突出に対応するように設けられた凹部を有し前記臼の貫通孔に上側から挿入される上パンチとを含み、前記臼と前記下パンチ及び前記ピンで囲まれるキャビティ内に粉体原料を充填し、前記上パンチを前記臼のキャビティ内に挿入して前記粉体原料を上下方向に加圧し成形体を得るためのプレス成形用金型であって、前記下パンチの加圧面と前記臼の上面が互いに逆方向にむかって傾斜したことを特徴とするプレス成形用金型である。 That is, the present invention comprises a die having a through-hole penetrating vertically, a lower punch inserted into the through-hole of the die from below, and a pin provided coaxially so as to protrude from the lower punch, An upper punch having a recess provided to correspond to the protrusion of the pin and inserted from above into the through-hole of the die, and a powder in a cavity surrounded by the die, the lower punch and the pin A press molding die for filling a raw material, inserting the upper punch into the cavity of the die and pressurizing the powder raw material in the vertical direction to obtain a molded body, and a pressing surface of the lower punch The press mold is characterized in that the upper surfaces of the mortars are inclined in opposite directions.

また本発明は、上記プレス成形用金型において、臼上面の水平方向からの傾斜角が下パンチ加圧面の水平方向からの傾斜角より大きなことを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that, in the press molding die, the inclination angle of the upper surface of the mortar from the horizontal direction is larger than the inclination angle of the lower punch pressing surface from the horizontal direction.

また本発明は、上記プレス成形用金型において、臼上面の水平方向からの傾斜角が、前記下パンチ加圧面の水平方向からの傾斜角の１．０〜１．４倍であることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that, in the press mold, the inclination angle of the upper surface of the die from the horizontal direction is 1.0 to 1.4 times the inclination angle of the lower punch pressing surface from the horizontal direction. And

また本発明は、上記プレス成形用金型において、臼上面の水平方向からの傾斜角が３０度以下であることを特徴とする。 The present invention is also characterized in that, in the press molding die, the inclination angle of the upper surface of the die from the horizontal direction is 30 degrees or less.

また本発明は、上記プレス成形用金型において、臼上面とピンの上面とが略平行に傾斜していることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that in the press mold, the upper surface of the mortar and the upper surface of the pin are inclined substantially in parallel.

尚、本発明において、下パンチの加圧面と臼の上面が互いに逆方向にむかって傾斜するとは、これらの関係が、１０度程度、好ましくは５度程度までねじれた関係にあることも含むことを意味するものである。 In the present invention, the fact that the pressing surface of the lower punch and the upper surface of the die are inclined in opposite directions includes that these relationships are twisted to about 10 degrees, preferably about 5 degrees. Means.

このように本発明によれば、傾斜による貫通方向における相対的に厚みの薄い部分と相対的に厚い部分の形成された成形体の生密度の均一化が図れるとともに、加圧した際に臼の内面にかかる圧力を均一にすることができる。
また、臼上面の水平方向からの傾斜角を、下パンチ加圧面の水平方向からの傾斜角の１．０〜１．４倍とすることにより、原料の粉体嵩の差による圧力差を少なくできるため、均一な生密度を得るために必要な粉体嵩密度を得ることができる。
また、臼上面とピンの上面とが略平行に傾斜していることにより、原料充填時及び成形体の排出時のフィーダー稼動を効率良く実施できる。 As described above, according to the present invention, the green density of the formed body in which the relatively thin portion and the relatively thick portion are formed in the penetrating direction due to the inclination can be made uniform, and when the die is pressed, The pressure applied to the inner surface can be made uniform.
In addition, by setting the inclination angle of the upper surface of the mortar from the horizontal direction to 1.0 to 1.4 times the inclination angle of the lower punch pressing surface from the horizontal direction, the pressure difference due to the difference in raw material powder bulk is reduced. Therefore, it is possible to obtain a powder bulk density necessary for obtaining a uniform green density.
Further, since the upper surface of the mortar and the upper surface of the pin are inclined substantially in parallel, the feeder operation at the time of filling the raw material and discharging the molded body can be performed efficiently.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のプレス成形用金型を示しており、図２は図１に示すプレス成形用金型を用いて成形体を製造する工程を示している。
本発明のプレス成形用金型は、図１に示すように、上下に貫通する貫通孔を有する臼１と、臼１の貫通孔に下側から挿入された下パンチ２と、下パンチ２から突出するようにこれと同軸上に設けられたピン４と、ピン４の突出に対応するように設けられた凹部３ｂを有し臼１の貫通孔に上側から挿入される上パンチ３とを含み、臼１と下パンチ２及びピン４で囲まれるキャビティ５内に粉体原料を充填し、上パンチ３を臼１のキャビティ５内に挿入して粉体原料を上下方向に加圧し成形体を得るためのプレス成形用金型であって、下パンチ２の加圧面２ａと臼１の上面１ａが逆方向にむかって傾斜したことを特徴とするものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a press-molding die of the present invention, and FIG. 2 shows a process for producing a molded body using the press-molding die shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the press-molding die of the present invention includes a die 1 having a through-hole penetrating vertically, a lower punch 2 inserted into the through-hole of the die 1 from below, and a lower punch 2. A pin 4 provided on the same axis so as to protrude, and an upper punch 3 having a recess 3b provided so as to correspond to the protrusion of the pin 4 and inserted into the through-hole of the die 1 from above. The powder raw material is filled in the cavity 5 surrounded by the die 1, the lower punch 2 and the pin 4, the upper punch 3 is inserted into the cavity 5 of the die 1, and the powder raw material is pressed in the vertical direction to form a compact. This is a press molding die for obtaining, wherein the pressing surface 2a of the lower punch 2 and the upper surface 1a of the die 1 are inclined in the opposite directions.

図１に示すように、上パンチ３は加圧面３ａが水平になっており、下パンチ２は加圧面２ａが傾斜している。さらに、下パンチ２の加圧面２ａから突出するようにこれと同軸上にピン４が設けられている。 As shown in FIG. 1, the pressing surface 3 a of the upper punch 3 is horizontal, and the pressing surface 2 a of the lower punch 2 is inclined. Further, a pin 4 is provided coaxially with the lower punch 2 so as to protrude from the pressure surface 2a.

ここで、キャビティ５の径及び下パンチ２の加圧面２ａの水平方向からの傾斜角２ｂは製造しようとする成形体の用途に応じて適宜決定される。尚、所望の焼結体の傾斜角に対して、成形体の傾斜角が０〜５°の範囲で若干小さめになるように、下パンチの傾斜角を設定するのがよい。 Here, the diameter of the cavity 5 and the inclination angle 2b of the pressing surface 2a of the lower punch 2 from the horizontal direction are appropriately determined according to the use of the molded body to be manufactured. The tilt angle of the lower punch is preferably set so that the tilt angle of the compact is slightly smaller than the desired tilt angle of the sintered body in the range of 0 to 5 °.

そして、ピン４の上面４ａは、臼１の上面１ａより０〜０．３ｍｍ程度凹んだ状態であって、臼１の上面１ａと略平行に傾斜しているのが好ましい。粉体原料６１のキャビティ５内への供給は、フィーダと呼ばれる底なしの箱状体（不図示）を臼１上で往復させることにより、このフィーダ内に存在する粉体をキャビティ５内に充填し、キャビティ５から盛り上がった粉体をすり切るようにしてなされるが、このピン４の上面４ａと臼１の上面１ａとが略平行に傾斜していることにより、このフィード作業時に、フィーダのピン４の上面への引っかかりや、充填のバラツキを防ぐことができるため、加圧された成形体は生密度のバラツキが少ないものとなるからである。尚、ピン４の上面４ａが臼１の上面１ａより突出しないのであれば、２〜３°の傾斜角の差までは許容できる。 The upper surface 4a of the pin 4 is preferably recessed from the upper surface 1a of the die 1 by about 0 to 0.3 mm, and is inclined substantially parallel to the upper surface 1a of the die 1. The powder raw material 61 is supplied into the cavity 5 by reciprocating a bottomless box (not shown) called a feeder on the die 1 to fill the cavity 5 with the powder present in the feeder. The powder that swells from the cavity 5 is scraped off, and the upper surface 4a of the pin 4 and the upper surface 1a of the die 1 are inclined substantially in parallel. This is because catching on the upper surface of 4 and variations in filling can be prevented, so that the pressed molded body has less variations in green density. As long as the upper surface 4a of the pin 4 does not protrude from the upper surface 1a of the die 1, a difference in inclination angle of 2 to 3 ° is acceptable.

本発明の成形用金型で製造しようとする成形体は、図３（ｂ）の実線で示すように、上面６２ａが水平であって下面６２ｂが傾斜しており、ちょうど円筒体の一端部を斜めに切り取ったような形状の筒状体である。このような形状の成形体６２を製造するために、上パンチ３、下パンチ２及びピン４は上述のような形状となっているものである。尚、図３（ｂ）の２点鎖線で示される形状は、圧縮成形前の粉体原料の状態を示している。 As shown by the solid line in FIG. 3 (b), the molded body to be manufactured with the molding die of the present invention has an upper surface 62a that is horizontal and a lower surface 62b that is inclined. It is a cylindrical body shaped like an oblique cut. In order to manufacture the shaped body 62 having such a shape, the upper punch 3, the lower punch 2 and the pin 4 have the shapes as described above. In addition, the shape shown with the dashed-two dotted line of FIG.3 (b) has shown the state of the powder raw material before compression molding.

臼１は貫通孔を有しており、この貫通孔に予め下側から上下動可能に挿入された下パンチ２とこの貫通孔の側面により、粉体原料が充填されるキャビティ５が形成される。そして、臼１の上面１ａは下パンチ２の加圧面２ａとは逆方向にむかって傾斜している。これにより、成形時の加圧バランスが良好となり、この金型で成形された一端に傾斜面を有する成形体６２の相対的に厚みの薄い部分と相対的に厚い部分の生密度の均一化を図ることができる。すなわち、図２に示すように、このキャビティ５に粉体原料６１を充填した後、上側から上パンチ３を挿入し、上パンチ３と下パンチ２を協働させて成形体６２を製造するのであるが、臼１の上面１ａが下パンチ２の加圧面２ａと逆方向にむかって傾斜していることにより、成形体６２の全体において密度を均一にすることができるのである。ここで、臼１の上面が水平になっていたとすると、成形体６２における厚肉部側のほうが薄肉部側よりも厚み分だけ圧縮力が弱くなってしまう。これに対し、本発明では臼１の上面が傾斜していることにより、成形体６２の厚肉部側を形成するための相対的に深くなっている部分に多くの粉体原料６１を充填し、成形体６２の薄肉部側を形成するための相対的に浅くなっている部分に少ない粉体原料６１を充填することができるため、これを加圧した際に臼１の内面にかかる圧力が略一定になり、得られた成形体６２の生密度を均一にすることができるのである。 The mortar 1 has a through hole, and a cavity 5 filled with a powder raw material is formed by the lower punch 2 inserted in advance in the through hole so as to be movable up and down and the side surface of the through hole. . The upper surface 1a of the mortar 1 is inclined in the direction opposite to the pressing surface 2a of the lower punch 2. Thereby, the pressure balance at the time of molding becomes good, and the green density of the relatively thin portion and the relatively thick portion of the molded body 62 having an inclined surface at one end molded by this mold is made uniform. Can be planned. That is, as shown in FIG. 2, after filling the cavity 5 with the powder raw material 61, the upper punch 3 is inserted from above, and the upper punch 3 and the lower punch 2 are cooperated to produce the molded body 62. However, since the upper surface 1 a of the mortar 1 is inclined in the direction opposite to the pressing surface 2 a of the lower punch 2, the density of the entire molded body 62 can be made uniform. Here, if the upper surface of the die 1 is horizontal, the compressive force is weaker on the thick-walled portion side of the molded body 62 by the thickness than the thin-walled portion side. On the other hand, in the present invention, since the upper surface of the die 1 is inclined, many powder raw materials 61 are filled in a relatively deep portion for forming the thick portion side of the molded body 62. Since a relatively small portion of the powder raw material 61 can be filled into the relatively shallow portion for forming the thin-walled portion side of the molded body 62, the pressure applied to the inner surface of the die 1 when this is pressed is reduced. It becomes substantially constant, and the green density of the obtained molded body 62 can be made uniform.

ここで、下パンチ２の加圧面２ａの傾斜角２ｂより臼１の上面１ａの傾斜角１ｂを大きくするのが好ましい。下パンチ２の加圧面２ａの傾斜角２ｂが、臼１の上面１ａの傾斜角１ｂより大きい場合は、成形体６２の厚肉部側を形成するための相対的に深くなっている部分への粉体原料の充填比率が、薄肉部側を形成するための相対的に浅くなっている部分への充填比率よりも不足してしまうため、均一な生密度の成形体を得ることができない。好ましくは、臼１上面１ａの傾斜角１ｂを下パンチ２加圧面２ａの傾斜角２ｂの１．０〜１．４倍とし、この範囲内で調整することにより、成形体６２の生密度を均一なものに出来る。特に、粉体の材質や粉体の嵩密度に応じてこの傾斜角１ｂを調整するのが好ましい。粉体の嵩密度はその値が大きいほど緻密な粉体であるから、粉体嵩密度の小さい粉体では、臼１上面１ａの傾斜角１ｂと下パンチ２加圧面２ａの傾斜角２ｂの差を大きくする必要がある。 Here, it is preferable to make the inclination angle 1b of the upper surface 1a of the mortar 1 larger than the inclination angle 2b of the pressing surface 2a of the lower punch 2. When the inclination angle 2b of the pressing surface 2a of the lower punch 2 is larger than the inclination angle 1b of the upper surface 1a of the mortar 1, it can be applied to a relatively deeper portion for forming the thick portion side of the molded body 62. Since the filling ratio of the powder raw material is insufficient as compared with the filling ratio to the relatively shallow portion for forming the thin-walled portion side, it is not possible to obtain a molded body having a uniform green density. Preferably, the inclination angle 1b of the upper surface 1a of the die 1 is set to 1.0 to 1.4 times the inclination angle 2b of the lower punch 2 pressure surface 2a, and the green density of the formed body 62 is made uniform by adjusting within this range. It can be anything. In particular, it is preferable to adjust the inclination angle 1b according to the material of the powder and the bulk density of the powder. The larger the value of the bulk density of the powder, the denser the powder. Therefore, in the powder having a smaller powder bulk density, the difference between the tilt angle 1b of the upper surface 1a of the die 1 and the tilt angle 2b of the lower punch 2 pressing surface 2a. Need to be larger.

さらに、この臼１の上面１ａの傾斜角１ｂは、３０度以下であるのが好ましい。傾斜角１ｂが３０度を超えて大きくなると、粉体原料６１をキャビティ５内に充填した際に、上面１ａに沿って粉体原料６１が高いほうから低いほうへ流れてしまい、結果として成形体６２の生密度に差が生じて、変形やクラックなどが発生することがあるからである。 Furthermore, the inclination angle 1b of the upper surface 1a of the mortar 1 is preferably 30 degrees or less. When the inclination angle 1b increases beyond 30 degrees, when the powder raw material 61 is filled in the cavity 5, the powder raw material 61 flows from the higher side to the lower side along the upper surface 1a. This is because a difference occurs in the green density of 62 and deformation or cracks may occur.

臼１の上面１ａと下パンチ２の加圧面２ａとの関係は、１０度程度、好ましくは５度まで、ねじれる関係にあってもよい。 The relationship between the upper surface 1a of the mortar 1 and the pressing surface 2a of the lower punch 2 may be twisted by about 10 degrees, preferably up to 5 degrees.

これらの成形用金型（臼１、下パンチ２、上パンチ３、ピン４）の材質は、ＳＫＤ材料（工具鋼）や超硬などの高強度と高硬度を備え、耐摩耗性に優れた材料からなるのが好ましく、さらに表面処理などを施して、粉体に接する表面部の硬度を最大にすることが好ましい。但し、本発明実施例のように、ピン４を用いるような場合など、金型の形状によっては、靭性を残し、折れにくくする必要のある場合もあるため、その使用や用途に沿って、適正な条件で処理することが好ましい。 The material of these molds (mortar 1, lower punch 2, upper punch 3, pin 4) has high strength and high hardness such as SKD material (tool steel) and carbide, and has excellent wear resistance. It is preferable that the material is made of a material, and it is preferable that the hardness of the surface portion in contact with the powder is maximized by performing a surface treatment or the like. However, depending on the shape of the mold, such as when using the pin 4 as in the embodiment of the present invention, it may be necessary to leave the toughness and make it difficult to break. It is preferable to perform the treatment under various conditions.

本発明実施例においてはキャビティの径と深さについて特に限定はしていないが、径より深さのほうが短い場合には生密度のばらつきが生じやすいので、本発明はこのような場合に好ましく採用できる。 In the embodiment of the present invention, the diameter and depth of the cavity are not particularly limited. However, when the depth is shorter than the diameter, the raw density is likely to vary. Therefore, the present invention is preferably employed in such a case. it can.

尚、本発明のプレス成形用金型で使用される粉体原料としては、セラミックス、金属、樹脂などが挙げられる。特に、セラミックスからなる粉体原料により製造されるセラミック部品としては、約２０°傾斜する傾斜面をもつレーザーメス用セラミック絶縁部品や、９０°のエルボ管内に配設される３°〜１０°傾斜する傾斜面をもつ耐磨耗用セラミックス部品などが好ましく挙げられる。 In addition, ceramics, metal, resin, etc. are mentioned as a powder raw material used with the metal mold | die for press molding of this invention. In particular, as ceramic parts manufactured from a powder material made of ceramics, ceramic insulating parts for laser knives having an inclined surface inclined by about 20 °, and 3 ° to 10 ° inclined arranged in a 90 ° elbow tube Preferred are wear-resistant ceramic parts having an inclined surface.

次に本発明のプレス成形用金型による成形方法について簡単に説明する。
本発明のプレス成形用金型による成形方法は、図２（ａ）に示すように、キャビティ内に粉体原料６１をフィーダ（不図示）を通して充填し、図２（ｂ）に示すように臼１の貫通孔に上側から挿入される上パンチ３により粉体原料６１を加圧して押し固めて成形体６２を成形する。その後、図２（ｃ）に示すように下パンチ２を臼１の上面１ａよりもさらに上側へ移動させることにより、成形体６２をキャビティ内より排出し、フィーダの再移動により排出された成形体６２を移動させるとともに、粉体原料６１の充填がなされる。このときキャビティ内から排出された成形体６２は、圧力が開放されることにより弾性回復が起こり、その成形体の体積が０．３％程度大きく膨張する。このため一度排出された成形体が再びキャビティ内に嵌まり込むことはない。 Next, the molding method using the press molding die of the present invention will be briefly described.
In the molding method using the press molding die of the present invention, as shown in FIG. 2 (a), the powder raw material 61 is filled into the cavity through a feeder (not shown), and the die as shown in FIG. 2 (b). The powder raw material 61 is pressed and pressed by the upper punch 3 inserted from above into one through-hole to form a compact 62. Thereafter, as shown in FIG. 2 (c), the lower punch 2 is moved further upward than the upper surface 1a of the die 1, thereby discharging the molded body 62 from the cavity and discharged by the re-moving of the feeder. While moving 62, the powder raw material 61 is filled. At this time, the molded body 62 discharged from the cavity undergoes elastic recovery when the pressure is released, and the volume of the molded body expands by about 0.3%. For this reason, the molded body once discharged does not fit into the cavity again.

尚、プレス成形用金型のキャビティ５と臼１の上面１ａの境界である角部の稜線に沿って設けたＲ面状またはＣ面状の面取りが０．３ｍｍ〜１．０ｍｍであることにより、良好な連続成形が可能である。この面取りが０．３ｍｍ未満では、上パンチ３を嵌め込んで加圧成形する際に上パンチ３と臼１の衝突により角部の損傷が発生する。またこの面取りが１．０ｍｍを超えると原料粉体６１が面取り部分に多く溜まることになり、この原料粉体６１が臼１と上パンチ３との隙間に入り込んで噛み込みが発生し、良好な成形作業が困難となる。 In addition, the chamfering of the R surface or C surface provided along the ridge line of the corner which is the boundary between the cavity 5 of the press molding die and the upper surface 1a of the die 1 is 0.3 mm to 1.0 mm. Good continuous molding is possible. If the chamfer is less than 0.3 mm, the corner portion is damaged due to the collision between the upper punch 3 and the die 1 when the upper punch 3 is fitted and press-molded. If this chamfering exceeds 1.0 mm, a large amount of raw material powder 61 accumulates in the chamfered portion, and this raw material powder 61 enters the gap between the die 1 and the upper punch 3, and biting occurs. Molding operation becomes difficult.

また、プレス成形用金型の臼１に設けた貫通孔の表面と、上パンチ３及び下パンチ２の加圧面の表面粗さが、算術平均表面粗さＲａで０．１μｍ以下であることにより、キャビティ内で加圧成形される粉体原料との摩擦抵抗を最小限に抑えることができるため、加圧により得られた各成形体の生密度において、そのバラツキが少ない良好な成形体を得ることができる。さらに、成形後の成形体にキズが発生することを防止でき、焼成時の収縮によるクラック等の起点となる要因をなくすことができる。また、粉体原料６１の臼１や上パンチ３及び下パンチ２の加圧面への付着を防ぐことができ、連続成形による付着物の掃除時間などの短縮効果を得られる。このような表面粗さとするためには、プレス用金型の表面を研磨加工した後、研磨材を使用してバフ加工を施したり、粒子の細かい繊維状の研磨布やダイヤスラリーを使用してＰＶＡ砥石で磨くなどの方法により得ることができる。 Further, the surface roughness of the through hole provided in the die 1 of the press molding die and the pressure surface of the upper punch 3 and the lower punch 2 is 0.1 μm or less in terms of arithmetic average surface roughness Ra. Since the frictional resistance with the powder raw material that is pressure-molded in the cavity can be minimized, a good molded body with less variation in the green density of each molded body obtained by pressing is obtained. be able to. Furthermore, it is possible to prevent scratches from being formed on the molded body after molding, and to eliminate a factor that becomes a starting point such as cracks due to shrinkage during firing. Further, it is possible to prevent the powder raw material 61 from adhering to the pressing surfaces of the mortar 1 and the upper punch 3 and the lower punch 2 and to obtain a shortening effect such as a cleaning time of the deposit by continuous molding. In order to achieve such a surface roughness, after polishing the surface of the press mold, buffing is performed using an abrasive, or a fine-grained fibrous polishing cloth or diamond slurry is used. It can be obtained by a method such as polishing with a PVA grindstone.

また、臼１の貫通穴の寸法と下パンチ２や上パンチ３の寸法差からなるクリアランスは、０．０１〜０．１ｍｍの範囲に設定することが好ましい。このクリアランスが０．０１ｍｍ未満であるとクリアランスが小さ過ぎて、臼１と下パンチ３及び上パンチ２が接触して破損の原因となったり、擦り合わされることで磨耗が進んでしまうことになる。また、クリアランスが０．１ｍｍを超えると、粉体原料漏れが発生したり、成形体の端面にバリが発生して手作業で面取りを施さなくてはならないなどの不具合が生じる。 Moreover, it is preferable to set the clearance which consists of the dimension of the through-hole of the die | dye 1 and the dimension difference of the lower punch 2 and the upper punch 3 to the range of 0.01-0.1 mm. If this clearance is less than 0.01 mm, the clearance is too small, and the die 1, the lower punch 3, and the upper punch 2 come into contact with each other and cause damage, or wear due to rubbing. . On the other hand, when the clearance exceeds 0.1 mm, there are problems such as leakage of powder raw materials and burrs on the end face of the molded body, which must be chamfered manually.

このため、上記クリアランスを０．０１〜０．１ｍｍの範囲に設定することが好ましく、さらには０．０２〜０．０５ｍｍとすることが、より好ましい。 For this reason, it is preferable to set the said clearance to the range of 0.01-0.1 mm, and it is more preferable to set it as 0.02-0.05 mm.

このように本発明のプレス成形用金型を用いることにより、成形された成形体６２の生密度のバラツキが、０．２ｇ／ｃｍ^２以下の良好な値となる。０．２ｇ／ｃｍ^２を超えるようなバラツキが生じる場合は、プレス時の成形体６２からピン４へ伝わる負荷にバラツキが生じるため、成形体６２の表面に面荒れが発生したり、脱型時に強く押されるためにスジが発生してしまうため、好ましくない。また、成形体の割れや破損、ピンの破損などの発生もなく、さらには、焼成による収縮率のバラツキも少なく、良好な焼結体を得ることが出来る。尚、その臼１の上面と下パンチ２の加圧面の傾斜角の差を調整することで、さらにその生密度のバラツキを０．１ｇ／ｃｍ^２以下とすることがきる。 Thus, by using the press molding die of the present invention, the variation in the green density of the molded body 62 is a good value of 0.2 g / cm ² or less. When variations exceeding 0.2 g / cm ² occur, variations occur in the load transmitted from the molded body 62 to the pin 4 at the time of pressing, resulting in surface roughness on the surface of the molded body 62 or during demolding. This is not preferable because streaks are generated due to strong pressing. Further, there is no occurrence of cracking or breakage of the molded body, breakage of the pins, etc., and furthermore, there is little variation in shrinkage rate due to firing, and a good sintered body can be obtained. By adjusting the difference in inclination angle between the upper surface of the die 1 and the pressing surface of the lower punch 2, the variation in the raw density can be further reduced to 0.1 g / cm ² or less.

図３に示すような一端面が傾斜したプレス成形体を成形して評価するために、図１に示すような本発明のセラミック成形用金型と図４に示すような従来の成形金型を準備した。 In order to form and evaluate a press-molded body with one end face inclined as shown in FIG. 3, a ceramic molding die of the present invention as shown in FIG. 1 and a conventional molding die as shown in FIG. Got ready.

臼１の上下に貫通する孔の径を５０ｍｍ、下パンチ２の上面から突出するピン４の径を３０ｍｍとし、下パンチの加圧面に設けた傾斜と臼の傾斜についてそれぞれの角度を変えて、焼結体の傾斜角が１８°で貫通方向における相対的に厚みの厚い部分が４０ｍｍとなるように、金型を作製した。 The diameter of the hole penetrating the top and bottom of the mortar 1 is 50 mm, the diameter of the pin 4 protruding from the upper surface of the lower punch 2 is 30 mm, and the respective angles of the inclination provided on the pressing surface of the lower punch and the inclination of the mortar are changed, A mold was prepared so that the tilt angle of the sintered body was 18 ° and the relatively thick portion in the penetration direction was 40 mm.

まず、比較例として試料１〜３は、図４のような従来の臼の上面が水平な金型を使用し、下パンチの角度を１８°、２０°、２２°と変えたもので、ピン上面の傾斜の無いものを使用した。 First, as a comparative example, Samples 1 to 3 were obtained by using a conventional die having a horizontal upper surface as shown in FIG. 4 and changing the angle of the lower punch to 18 °, 20 °, and 22 °. The thing without the inclination of the upper surface was used.

次に、本発明の実験例として、試料４〜７は臼の上面の傾斜角を１８°とし、下パンチの傾斜角を１６〜２２°の範囲内とし、下パンチの加圧面と臼の上面を互いに逆方向に向かうように設定した。このときピン上面の傾斜は、試料４のみ傾斜なしとし、試料５〜７は臼の上面の傾斜角と同様の１８°とした。 Next, as an experimental example of the present invention, samples 4 to 7 have an inclination angle of the upper surface of the mortar of 18 °, an inclination angle of the lower punch within a range of 16 to 22 °, and the pressing surface of the lower punch and the upper surface of the mortar. Were set in opposite directions. At this time, the inclination of the upper surface of the pin was not inclined only for the sample 4, and the samples 5 to 7 were 18 °, which was the same as the inclination angle of the upper surface of the die.

また、同様に臼上面の傾斜角を２０°としたものを試料８〜１２、傾斜角を２２°としたものを試料１３〜１６として、それぞれ表１のような条件で評価した。 Similarly, samples 8 to 12 having an inclination angle of the mortar upper surface of 20 ° and samples 13 to 16 having an inclination angle of 22 ° were evaluated under the conditions shown in Table 1, respectively.

評価方法は、それぞれにアルミナセラミックスの粉体原料を使用して成形体を成形し、成形後の成形体の表面の状態を面荒れやクラックなどが発生していないかを評価し、面が荒れていないものを○、面が荒れているものを△、クラックが発生しているものを×とし、特にキズも無く良好なものを◎とした。また成形体を厚肉部側と薄肉部側とに穴部より２分割して、成形体の生密度の差を測定した。 The evaluation method is to form a molded body using powder materials of alumina ceramics for each, and evaluate the surface condition of the molded body after molding to see if there are any surface roughness or cracks. Those with no cracks were marked with ◯, those with rough surfaces were marked with △, those with cracks were marked with ×, and those with no flaws were marked with ◎. Further, the molded body was divided into two parts from the hole part on the thick part side and the thin part side, and the difference in green density of the compact was measured.

さらに成形体を焼成し、クラック発生の有無、また外径寸法を４５度ずつで成形体の上側、下側の合計８箇所の寸法を測定し、寸法のばらつきを測定した。結果は表１に示す通りである。

Further, the molded body was baked, the presence or absence of cracks, and the outer diameter size of 45 degrees were measured at a total of 8 locations on the upper and lower sides of the molded body, and the dimensional variation was measured. The results are as shown in Table 1.

表１のように、臼の上面に傾斜を持たない従来の金型で成形した試料１〜３は、成形後の表面状態が悪く、傾斜の薄肉部側の一部分が荒れた状態になり、クラックがスジ状に走っていることが観察できた。これは、薄肉部側の加圧による圧力が高く、成形時に薄肉部側のみ大きな圧力が加わったことが考えられ、生密度の高い部分と低い部分の境目でクラックが発生していることが判明した。また、試料１は面が荒れた状態であり、焼成後にはクラックが観察できた。 As shown in Table 1, the samples 1 to 3 molded with a conventional mold having no inclination on the upper surface of the die have a poor surface condition after molding, and a part of the inclined thin-walled portion side becomes rough and cracks. Was observed to run in stripes. This is because the pressure due to the pressure on the thin-walled portion side is high, and it was considered that a large pressure was applied only on the thin-walled portion side during molding, and it turned out that cracks occurred at the boundary between the high density part and the low part did. Sample 1 had a rough surface, and cracks could be observed after firing.

本発明の試料４〜１６は、成形体や焼成体にクラックの発生は無く、生密度の差が緩和されていることがわかる。特に試料４、８、１３は、表面状態も良好で、生密度の差もほとんど無い状態であり、焼成後においてもクラックの発生や径寸法のばらつきが無く、最も良好なものであった。 It can be seen that Samples 4 to 16 of the present invention have no cracks in the molded body or fired body, and the difference in green density is reduced. In particular, Samples 4, 8, and 13 were in good condition with a good surface condition and almost no difference in green density, and were free from cracks and variations in diameter after firing.

本発明のプレス成形用金型の断面図である。It is sectional drawing of the metal mold | die for press molding of this invention. （ａ）は本発明のプレス成形用金型の粉体原料充填時を示す断面図、（ｂ）は粉体原料加圧時を示す断面図、（ｃ）は成形体払出し時を示す断面図である。(A) is a cross-sectional view showing when the press molding die of the present invention is filled with the powder raw material, (b) is a cross-sectional view showing when the powder raw material is pressed, and (c) is a cross-sectional view showing when the compact is discharged. It is. （ａ）は本発明のプレス成形用金型により成形された成形体の平面図、（ｂ）は（ａ）に示す成形体の縦断面図である。(A) is a top view of the molded object shape | molded with the metal mold | die for press molding of this invention, (b) is a longitudinal cross-sectional view of the molded object shown to (a). （ａ）は従来の臼の上面が水平であるプレス成形用金型の一例の断面図、（ｂ）は（ａ）に示すプレス成形用金型で成形された成形体の平面図、（ｃ）は（ａ）に示すプレス成形用金型で成形された成形体の縦断面図である。(A) is sectional drawing of an example of the press-molding die whose upper surface of the conventional mortar is horizontal, (b) is a top view of the molded object shape | molded with the press-molding die shown to (a), (c ) Is a longitudinal sectional view of a molded body molded by the press molding die shown in FIG. （ａ）は従来の臼の上面が水平であるプレス成形用金型の一例の断面図、（ｂ）は（ａ）に示すプレス成形用金型で成形された成形体の平面図、（ｃ）は（ａ）に示すプレス成形用金型で成形された成形体の縦断面図である。(A) is sectional drawing of an example of the press-molding die whose upper surface of the conventional mortar is horizontal, (b) is a top view of the molded object shape | molded with the press-molding die shown to (a), (c ) Is a longitudinal sectional view of a molded body molded by the press molding die shown in FIG.

Explanation of symbols

１：臼
１ａ：上面
１ｂ：傾斜角
２：下パンチ
２ａ：加圧面
２ｂ：傾斜角
３：上パンチ
３ａ：加圧面
３ｂ：凹部
４：ピン
４ａ：上面
４ｂ：傾斜角
５：キャビティ
６１：粉体原料
６２：成形体
６２ａ：上面
６２ｂ：下面 1: Mortar 1a: Upper surface 1b: Inclination angle 2: Lower punch 2a: Pressurization surface 2b: Inclination angle 3: Upper punch 3a: Pressurization surface 3b: Recessed portion 4: Pin 4a: Upper surface 4b: Inclination angle 5: Cavity 61: Powder Raw material 62: Molded body 62a: Upper surface 62b: Lower surface

Claims

A die having a through-hole penetrating vertically, a lower punch inserted into the through-hole of the die from below, a pin provided coaxially so as to protrude from the lower punch, and a protrusion of the pin An upper punch inserted from above into the through hole of the mortar having a concave portion provided correspondingly, filling a powder raw material in a cavity surrounded by the mortar, the lower punch and the pin, A press mold for inserting the upper punch into the cavity of the die and pressing the powder raw material in the vertical direction to obtain a molded body, wherein the pressing surface of the lower punch and the upper surface of the die are A die for press molding, characterized in that they are inclined in opposite directions.

2. The press molding die according to claim 1, wherein an inclination angle of the upper surface of the mortar from the horizontal direction is larger than an inclination angle of the lower punch pressing surface from the horizontal direction.

3. The press molding according to claim 1, wherein an inclination angle of the upper surface of the die from a horizontal direction is 1.0 to 1.4 times an inclination angle of the lower punch pressing surface from the horizontal direction. Mold.

The mold for press molding according to any one of claims 1 to 3, wherein an inclination angle of the upper surface of the mortar from the horizontal direction is 30 degrees or less.

The press molding die according to any one of claims 1 to 4, wherein the upper surface of the mortar and the upper surface of the pin are inclined substantially in parallel.