特許 6164553 焼結部品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6164553

(24)【登録日】2017年6月30日

(45)【発行日】2017年7月19日

(54)【発明の名称】焼結部品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B22F 7/06 20060101AFI20170710BHJP

   B22F 5/10 20060101ALI20170710BHJP

   B23K 1/19 20060101ALI20170710BHJP

   B23K 1/00 20060101ALI20170710BHJP

   B22F 1/00 20060101ALN20170710BHJP

   C22C 38/00 20060101ALN20170710BHJP

   B23K 35/30 20060101ALN20170710BHJP

【ＦＩ】

   B22F7/06 F

   B22F5/10

   B23K1/19 C

   B23K1/00 330N

   !B22F1/00 U

   !C22C38/00 304

   !B23K35/30 310D

   !B23K35/30 310C

【請求項の数】1

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2013-126451(P2013-126451)

(22)【出願日】2013年6月17日

(65)【公開番号】特開2015-1015(P2015-1015A)

(43)【公開日】2015年1月5日

【審査請求日】2016年2月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】593016411

【氏名又は名称】住友電工焼結合金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130513

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 直也

(74)【代理人】

【識別番号】100074206

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 文二

(74)【代理人】

【識別番号】100130177

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 弥一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100112575

【弁理士】

【氏名又は名称】田川 孝由

(72)【発明者】

【氏名】江上 雄一朗

【審査官】 本多 仁

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−１０５９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４５−０１１６０６（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開平０３−１３８３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−０５７８０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｆ ７／００−７／０８

Ｂ２２Ｆ ５／００−５／１２

Ｂ２３Ｋ １／１９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基部の一面側に軸方向に突出した小径ボス部を、他面側に軸方向に突出した大径ボス部
をそれぞれ有する焼結部品の製造方法であって、
前記焼結部品を、基部に軸孔を設けた第１成形体と、軸部の外周に鍔を設けた第２成形
体の２者で構成し、第１成形体の前記軸孔に第２成形体の前記軸部を上から下向きに貫通
させて前記基部の上側の端面上に第２成形体の前記鍔を重ね、さらに、前記鍔に設けた鑞
材セットポケットに鑞材チップを挿入し、この状態を保持して前記第１成形体と第２成形
体を加熱し、その加熱で溶融した鑞材を前記鍔の重ね面と前記軸孔の内周と前記軸部の外
周面との間の隙間に浸透させて前記第１成形体と第２成形体を接合する焼結部品の製造方
法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、板状基部の両面に突出部を有し、その両面の突出部の金型による同時成形が困難な焼結部品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

既知の焼結部品のひとつに、車両の変速機に採用されるプラネタリギヤ用のプラネタリキャリアがある。そのプラネタリキャリア（焼結プラネタリキャリア）は、全体を２つに分割し、原料粉末の成形工程を経て得られた２個の成形体を焼結時に鑞付け接合して所望の形状に仕上げる方法が採られている。

【0003】

そのような焼結部品として、例えば、下記特許文献１に示されるようなものがある。同文献に示された焼結部品は、第２成形体に設けられたブリッジ部の上向きに配置の先端に第１成形体を重ね、そのブリッジ部の先端と第１成形体の端面の突き合せ部を焼結時に鑞付け接合して製造されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−１４８７７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前掲の特許文献１に開示された焼結部品の第１成形体は、板状基部の一面に突出したボス部を設けている。また、基部の他面には溶融した鑞材の鑞材溢れ止めになる小さな凸部を設けている。

【0006】

このような形状を有する第１成形体は、前記ボス部の端面とボス部のある側の基部の端面を互いに分割された下１、下２の各パンチで個別に成形し、基部の他面の凸部は上パンチの成形面に凹部を設けてその凹部の形状を転写する方法で成形することができ、その方法での成形が行われている。

【0007】

ところが、図３に示すような形状の成形体は上記の方法では成形することができない。

【0008】

図３に実線で示した形状の第１成形体と、図３に鎖線で示した形状の第２成形体を接合一体化したプラネタリキャリアが検討されている。

【0009】

図３の第１成形体は、プラネタリキャリア用の成形体であって、基部２の一面に突出した小径ボス部３を有し、さらに、基部２の他面に大径ボス部４と、その大径ボス部の周りに配置されるブリッジなどの突出部５を有する。

【0010】

この形状は、小径ボス部３がなければ金型による粉末の成形が可能であるが、小径ボス部３の突出寸法が大きいため、上パンチの成形面に設けた溝形状を転写する方法でその小径ボス部３を成形すると成形体を金型から抜き取る脱型作業が行えず、粉末の金型成形を断念せざるを得ない。

【0011】

また、上パンチも、下パンチと同様に小径ボス部３の端面を成形する上２パンチと小径ボス部の外周面と小径ボス部の周囲の基部の端面を成形する上１パンチの２つに分ければ成形は可能であるが、その方法では、得られる成形体の各部の密度を均一に制御することが難しく、実用に耐える成形体を得難い。

【0012】

このような事情から、図３のような部品を粉末冶金法で製造する（焼結して製造する）ことは行われていなかった。

【0013】

この発明は、小径ボス部と大径ボス部を基部の一面と他面に有し、そのボス部の突出量が大きいために粉末の成形が行えない図３のような焼結部品を製造可能となすことを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記の課題を解決するため、この発明においては、下記の製造方法を提供する。
即ち、基部の一面側に軸方向に突出した小径ボス部を有し、さらに、前記基部の他面側に大径ボス部を有する焼結部品の製造方法であって、
前記焼結部品を、基部に軸孔を設けた第１成形体と、軸部の外周に鍔を設けた第２成形体の２者で構成するようにした。

【0015】

また、第１成形体の前記軸孔に第２成形体の前記軸部を下向きに貫通させて前記基部の上側の面に第２成形体の前記鍔を重ね、さらに、前記鍔に設けた鑞材セットポケットに鑞材チップを挿入し、この状態で前記第１成形体と第２成形体を加熱するようにした。

【0016】

そしてさらに、その加熱で溶融した鑞材を前記鍔の重ね面と前記軸孔の内周と前記軸部の外周面との間の隙間に浸透させて前記第１成形体と第２成形体を接合するようにした。

【発明の効果】

【0017】

この発明の焼結部品の製造方法によれば、従来困難と考えられていた形状の焼結部品を製造することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】この発明の方法で製造される焼結部品の一例を示す成形体接合前の断面図である。

【図2】図１の焼結部品の成形体接合後の断面図である。

【図3】従来の方法で製造困難と考えられていた焼結部品の一例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、この発明の焼結部品の製造方法の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１及び図２に示した焼結部品１は、図３で説明した形状の成形体と同一形状である。

【0020】

即ち、プラネタリキャリアの片方の端板となす基部２の一面に突出した小径ボス部３を有し、さらに、基部２の他面に大径ボス部４と、その大径ボス部の周りに配置されるブリッジなどの突出部５を有する。

【0021】

この発明は、このような形状の焼結部品の製造を、原料粉末の圧粉成形段階で分割の仕方（分割位置）を工夫して全体を第１成形体１０と第２成形体２０の２つに分割し、その第１成形体１０と第２成形体２０を鑞付け接合することによって製造可能となす。

【0022】

図１に示すように、第１成形体１０は、板状をなす基部２の中心に、焼結部品１の小径ボス部３と同心の軸孔１１を有する。この第１成形体１０は、軸孔１１の周囲に軸方向に延びだす突出部５を設けたものを例示した。

【0023】

突出部５は、製造する焼結部品１が既述のプラネタリキャリア用である場合、プラネタリキャリアのブリッジとなるものであって、周方向に所定の間隔をあけて複数設けられる。

【0024】

第２成形体２０は、軸部２１の外周に鍔２２を設けた形状にしてある。図示の軸部２１は、内部に回転軸を通す中空軸になっているが、プラネタリキャリア以外の用途では中実の軸にすることもありうる。

【0025】

軸部２１は、その外径を小径ボス部３の外径と等しくしている。また、鍔２２は、その外径を大径ボス部４の外径と等しくしている。ここで言う「等しく」の意味は、焼結による収縮量を無視したものである。厳密には軸部２１、鍔２２のどちらも、収縮量相当分が加算された径になっている。

【0026】

軸孔１１の内径は、軸部２１の外周との間に溶融した鑞材が浸みこむ隙間が確保される大きさにしている。

【0027】

鍔２２の外周には、鑞材のチップを配置する鑞材セットポケット２３を設けている。図示の鑞材セットポケット２３は、鍔２２の外周に径方向に入り込む凹部を周方向に定ピッチで複数設けて各凹部によって形成したが、鍔２２にその鍔を厚み方向に貫通する孔を設けてその孔で構成することも可能である。

【0028】

図示の第１成形体１０と第２成形体２０は、第１成形体１０を突出部５が上向きに起立する姿勢にして耐熱トレーなどの耐熱保持具（図示せず）で支える。このとき、軸孔１１の下方には、後述する軸部との干渉を回避するための空間を生じさせておく。

【0029】

そして、この第１成形体１０の軸孔１１に第２成形体２０の軸部２１を図１に示すように上から下向きに貫通させ、図２のように、基部２の上側の端面上に第２成形体２０の鍔２２を重ねる。

【0030】

さらに、その鍔２２に設けた鑞材セットポケット２３に鑞材チップＴを挿入し、この状態を保持して第１成形体１０と第２成形体２０を焼結炉に導入し、焼結温度に加熱する。

【0031】

その加熱によって第１成形体１０と第２成形体２０を焼結し、その際の熱で同時に鑞材チップＴを溶かして鍔２２を第１成形体１０の基部２の端面に鑞付けする。

【0032】

このとき、溶融した鑞材が鍔２２の径方向内端まで浸透し、さらに、そこから、軸部２１の外周面と軸孔１１の内周面間に形成された隙間にも流れ、これにより、軸部２１も軸孔１１の内面に鑞付けされる。

【0033】

このように、鍔２２の重ね面と軸部の軸孔挿入部の２箇所が同時に鑞付けされるため、第１成形体１０と第２成形体２０が焼結され、しかも、強固に鑞付けされた焼結部品１を得ることができる。

【0034】

上述したように、この発明では、製造目的の焼結部品を、分割位置を工夫して２つに分割し、基部の一面側に設けられる小径ボス部を第２成形体の軸部で、基部の他面側に設けられる大径ボス部を第２成形体の鍔でそれぞれ形成する。

【0035】

これにより、第１成形体に対する第２成形体の鍔と軸部の同時鑞付けが行なえ、また、２箇所の鑞付けによる強固な接合も実現され、従来困難視されていた図３のような焼結部品の製造が可能になった。

【実施例】

【0036】

図２に示した形状の焼結部品を試作した。使用した材料は、重量比で０．４５％Ｍｏ−２．５％Ｃｕ−０．８５％Ｃ−残Ｆｅであり、製品密度は、第１成形体１０、第２成形体２０とも７．０９ｇ／ｃｍ^３である。

【0037】

第１成形体１０の基部２の厚みは１０．５ｍｍ、第２成形体２０の軸部２１の外径はφ４１ｍｍ、軸部２１の外周と軸孔１１の内面との間の隙間は、半径で０．０１５〜０．０６５ｍｍとした。

【0038】

この寸法諸元の第１成形体１０と第２成形体２０を図２のように重ね、焼結炉に導入して温度１１３０℃、焼結時間２時間の条件で焼結し、同時に第１成形体１０に対する鍔２２と軸部２１の鑞付けを行なった。

【0039】

このとき使用した鑞材は、重量比で（１．６〜２．０）％Ｓｉ−（１４〜１６）％Ｍｎ−（３８〜４１）％Ｃｕ−（４０〜４３）％Ｎｉ−（１．３〜１．７）％Ｂ−５％Ｆｅ−４．８％Ｈ_２ＢＯ_３−１．２％Ｎａ_２Ｂ_４Ｏ_７の組成である。

【0040】

この試験で得られた試作部品を接合面が断面に現われるように切断し、図２に示した鍔の接合面Ａと、軸部の接合面Ｂに対する鑞材の流れ状況を確認した。その結果、接合面Ａ、Ｂの双方に鑞材が浸透して両面の接合が確実になされており、プラネタリキャリアの要求特性を満たすものになっていることを確認した。

【符号の説明】

【0041】

１ 焼結部品
２ 基部
３ 小径ボス部
４ 大径ボス部
５ 突出部
１０ 第１成形体
１１ 軸孔
２０ 第２成形体
２１ 軸部
２２ 鍔
２３ 鑞材セットポケット
Ｔ 鑞材チップ
Ａ，Ｂ 接合面

【図1】

【図2】

【図3】