[go: up one dir, main page]

TW201408404A - 混合粉末之高密度成形方法及高密度成形裝置 - Google Patents

混合粉末之高密度成形方法及高密度成形裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW201408404A
TW201408404A TW102114238A TW102114238A TW201408404A TW 201408404 A TW201408404 A TW 201408404A TW 102114238 A TW102114238 A TW 102114238A TW 102114238 A TW102114238 A TW 102114238A TW 201408404 A TW201408404 A TW 201408404A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
mold
powder
mixed powder
density
transfer
Prior art date
Application number
TW102114238A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiro Hasegawa
Yoshiki Hirai
Original Assignee
Aida Eng Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aida Eng Ltd filed Critical Aida Eng Ltd
Publication of TW201408404A publication Critical patent/TW201408404A/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F3/03—Press-moulding apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/003—Apparatus, e.g. furnaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/16—Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/02—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space
    • B30B11/027—Particular press methods or systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/02—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space
    • B30B11/08—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space co-operating with moulds carried by a turntable
    • B30B11/10—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space co-operating with moulds carried by a turntable intermittently rotated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/0005—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing for briquetting presses
    • B30B15/0011—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing for briquetting presses lubricating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/30—Feeding material to presses
    • B30B15/302—Feeding material in particulate or plastic state to moulding presses
    • B30B15/304—Feeding material in particulate or plastic state to moulding presses by using feed frames or shoes with relative movement with regard to the mould or moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/34—Heating or cooling presses or parts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys
    • C22C45/02—Amorphous alloys with iron as the major constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0246—Manufacturing of magnetic circuits by moulding or by pressing powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B22F1/105—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material containing inorganic lubricating or binding agents, e.g. metal salts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F2003/023—Lubricant mixed with the metal powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
    • B22F2003/145—Both compacting and sintering simultaneously by warm compacting, below debindering temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/004—Filling molds with powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

本發明關於一種混合粉末的高密度成形方法及高密度成形裝置。將填充到容器腔體(24)內的混合粉末(100)轉移到第一模具的腔體內，在第一模具(31)內向混合粉末(100)施加第一加壓力成形混合粉末中間壓縮體(110)，加熱成形後的第一模具(31)及中間壓縮體(110)，將該中間壓縮體(110)的溫度升高到相當於潤滑劑的熔點的溫度，將已升溫的中間壓縮體(110)轉移第二模具(61)的腔體內並施加第二加壓力成形高密度的完成粉末壓坯。

Description

混合粉末之高密度成形方法及高密度成形裝置
本發明關於一種高密度成形方法及高密度成形裝置，其可通過對混合粉末進行二次加壓而成形高密度(例如7.75g/cm3)的粉末壓坯。
通常，粉末冶金技術是先對金屬粉末加壓(壓縮)進行成形處理成形規定形狀的粉末壓坯，接著將粉末壓坯加熱到該金屬粉末的熔點附近的溫度並促使粒子間結合(固化)進行燒結處理的一系列技術。由此，可以用低成本製造出形狀複雜尺寸精度高的機械零組件。
隨著對機械零組件更加小型輕量化的需求，要求提高粉末壓坯的機械強度。另一方面，如果將粉末壓坯暴露在高溫氛圍中則磁性能會降低。因此，在實際生產磁心用粉末壓坯時，有時會省略其後的高溫處理(燒結處理)。換言之，正在摸索一種即使不進行高溫處理(燒結處理)，也能提高機械強度的方法。
此處，有人提出機械強度會隨著粉末壓坯密度的增加而得到大幅(雙曲線型)提高。作為有代表性的高 密度化方法，有人提出一種將潤滑劑混合在金屬粉末中以此來減小摩擦阻力並加壓成形的方法(例如專利文獻1)。通常是在基礎金屬粉末中混合約1重量%(1wt%)的潤滑劑成形混合粉末，對混合粉末進行加壓成形。還有人提出了很多旨在進一步提高密度的方案。這些方案大體分為改善潤滑劑本身和改善加壓成形、燒結處理相關的處理流程。
作為屬於前者的方案，可以舉出球狀炭分子和板狀炭分子組合在一起的碳分子複合體的方案(例如專利文獻2)；25℃時的針入度是0.3mm~10mm的潤滑劑的方案(例如專利文獻3)。這些方案均為減小金屬粉末彼此間及金屬粉末和模具間的摩擦阻力的方案。
作為屬於後者的方案，已知的有溫熱成形暨燒結粉末冶金方法(專利文獻4)、操作方便化的前置溫熱成形粉末冶金方法(專利文獻5)、二次衝壓-二次燒結粉末冶金方法(例如專利文獻6)、以及一次成形-燒結粉末冶金方法(專利文獻7)。
開始的溫熱成形暨燒結粉末冶金方法是通過預熱混合有固體潤滑劑及液體潤滑劑的金屬粉末，使一部分(或全部)潤滑劑熔化並使潤滑劑分散在粒子間。該方法以此降低粒子間及粒子暨模具間的摩擦阻力從而提高成形性；操作方便化的前置溫熱成形粉末冶金方法是一種設置有初級成形步驟，以在溫熱成形步驟前對混合粉末進行加壓成形操作方便化的低密度(例如密度比低於76%)的初級成形體，以低於使該初級成形體產生藍脆性溫度的低溫狀 態且將初級成形體一度崩解並進行二次成形步驟得到二次成形體(粉末壓坯)的方法。二次衝壓-二次燒結粉末冶金方法是一種以在模具內對包含合金化成分的鐵粉混合物加壓並生成初級壓縮體，在870℃將該壓縮體(粉末壓坯)預燒結5分鐘並生成預燒結體，通過加壓該預燒結體而生成已二次衝壓的預燒結體，此後在1000℃將已二次衝壓的預燒結體燒結5分鐘來生成燒結部件的方法。最後的一次成形-燒結粉末冶金方法是一種提前預熱模具並預先使內表面帶電附著潤滑劑，接著在該模具內填充已加熱的鐵基粉末混合物(鐵基粉末+潤滑劑粉末)，以規定溫度加壓成形製成鐵基粉末成形體，接著對鐵基粉末成形體實施燒結處理，進而進行光亮淬火，此後實施回火處理製造鐵基燒結體的方法。
如上述，使用潤滑劑或加壓成形暨燒結處理流程相關的任何改善方法，粉末壓坯的密度最高也就是7.4g/cm3(真密度的94%)左右。機械強度不夠。進而，進行燒結處理(高溫氛圍)時，由於氧化隨著溫度暨時間而加重，所以粉末粒子塗佈狀態的潤滑劑燃燒產生殘渣，導致加壓成形後的粉末壓坯品質降低，因此，實際生產時的密度變為在7.3g/cm3以下。而且，任何改善方法也都複雜且難免會變得成本高昂。操作也麻煩，實用性差。
尤其是考慮到用粉末壓坯製作電磁設備(馬達或變壓器等)用的磁心(磁芯)時，常被指出這種程度的密度(7.3g/cm3以下)遠不能滿足需要。要減小損耗(鐵損、磁滯 損耗)量提高磁通密度，就需要將粉末壓坯進一步高密度化，例如，從平成21年度粉體粉末冶金協會秋季大會上的演講資料(株式會社豐田中央研究所提供)看就一目了然。磁心密度，例如即便是7.5g/cm3，在實際應用中，也被指出不僅磁特性，其機械強度也不足。
關於該磁心用粉末壓坯的製造，提出一種二次成形-一次燒結(一次退火)的粉末冶金方法(例如專利文獻8)。該專利申請的粉末冶金方法依據的技術內容是如果在磁性金屬粉末表面預先形成含有矽樹脂和顏料的塗層時，則其後即便進行高溫處理絕緣性也不會降低。即壓粉磁心的製造方法特徵在於把表面包覆有含矽樹脂和顏料的塗層的磁性粉末預成形製作成預成形體，以500℃以上的溫度對該預成形體實施熱處理成形熱處理體，接著對該熱處理體實施壓縮成形。由於在500℃以下則在其後的壓縮成形時容易產生斷裂，在1000℃以上則會因絕緣塗層分解燒壞絕緣性，所以，熱處理用的溫度設置在500℃~1000℃的範圍內。從防止預成形體氧化的觀點出發，該高溫處理可在真空中、惰性氣體氛圍或還原性氣體氛圍中進行。因而有記載稱可製造出真密度98%(7.7g/cm3)的壓粉磁心。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平1-219101號公報
[專利文獻2]日本專利特開2009-280908號公報
[專利文獻3]日本專利特開2010-37632號公報
[專利文獻4]日本專利特開平2-156002號公報
[專利文獻5]日本專利特開2000-87104號公報
[專利文獻6]日本專利特開平4-231404號公報
[專利文獻7]日本專利特開2001-181701號公報
[專利文獻8]日本專利特開2002-343657號公報
但是，二次成形-一次燒結粉末冶金方法(專利文獻8)與其他專利申請的方法相比，更加複雜化、個別化並且難於實現及實施，導致製造成本大幅度增高。再有，必須在500℃以上對預成形體進行熱處理。為防止粉末磁心品質惡化而必須在特殊氛圍中進行，所以不適用於大量生產。尤其是由於玻璃材質會變質暨熔解，所以不適用於包覆玻璃材質塗層的磁性金屬粉末的情況。
再有，無論在上述任何提出的方法、裝置(專利文獻1~8)中，雖然記載有在相對高溫氛圍內可以實施燒結處理，但相關加壓成形步驟的詳細情況並不明確。與加壓成形機的規格暨功能，加壓力和密度的關係或其界限相關的分析也未見有與新的改善相關的記載。
因而從伴隨小型輕量化而要求更高的機械強 度的角度看，當務之急是開發出可切實暨穩定並以低成本製造高密度粉末壓坯(尤其是磁心用高密度粉末壓坯)的方法、裝置。
本發明的目的是提供一種混合粉末的高密度成形方法及高密度成形裝置，其通過對混合粉末實施加溫前後的二次加壓成形可製造出高密度粉末壓坯並且可大幅度降低製造成本。
根據用燒結冶金技術製造粉末壓坯的慣例，需要對加壓成形的粉末壓坯在高溫氛圍(例如800℃以上)下實施燒結處理。但是，燒結用高溫處理不僅會消耗大量的能源，成本負擔巨大，且在保護地球環境方面也有很大的害處，需要重新考量。
再有，以往加壓成形處理是將混合粉確立為具體的形態，其被認為是高溫燒結處理的前一階段(準備)的機械處理，並一直是這樣來處理。但是現狀是只在製造用於電磁設備(電動機、變壓器等)的磁心用粉末壓坯時，例外地省略了用於燒結的高溫處理。這是為了避免高溫處理後的不良影響(磁特性惡化)。即被迫接受機械強度的不足。機械強度不足是由於密度的問題，所以磁特性當然也不夠。
此處，如果不進行高溫燒結處理而僅以加壓成形處理就可實現粉末壓坯的高密度成形，則應該能夠顯 著提高粉末壓坯在產業上的利用及普及。本發明是根據分析而創造出來，可滿足與實際生產相適應的混合粉末的填充作業的高效化及第一、第二模具等的小型輕量化，所述分析是加壓時潤滑劑的有效性、含有潤滑劑粉末的壓縮極限性、潤滑劑粉末在混合粉末內的空間佔有性、對基礎金屬粉末與潤滑劑粉末的空間配置狀態和其特性及潤滑劑的最終處置樣態的研究，以及一般的加壓成形機的特性、壓縮極限性及粉末壓坯的密度對強度或磁性的影響的分析。
即本發明將已填充到容器腔體內的混合粉末轉移到第一模具內，再在第一模具內維持潤滑劑的粉末狀態並通過第一加壓步驟成形混合粉末中間壓縮體，接著通過加熱潤滑劑使其液化，使混合粉末中間壓縮體內的潤滑模態改變，此後通過將加熱升溫後的混合粉末中間壓縮體轉移到第二模具內且進行第二加壓步驟製作成接近真密度的高密度的完成粉末壓坯。換言之，其涉及一種脫胎於需要高溫燒結處理的以往燒結冶金技術而創新出的新的粉末冶金技術(潤滑劑液化步驟前後的二次加壓成形)，提供可確實穩定並低成本地製造高密度粉末壓坯的具有劃時代意義的方法和裝置。
(1)具體而言，本發明的一種實施樣態相關的混合粉末的高密度成形方法，其特徵為：在容器腔體中填充混合粉末，所述混合粉末是基礎金屬粉末與低熔點的潤滑劑粉末的混合物，將容器腔體內的混合粉末轉移到已與該腔體對應定位的第一模具的腔體內，向第一模具的腔體 內的混合粉末施加第一加壓力成形混合粉末中間壓縮體，加熱成形後的第一模具及混合粉末中間壓縮體將混合粉末中間壓縮體升溫到相當於潤滑劑的熔點的溫度，將升溫後的混合粉末中間壓縮體連同第一模具一起與第二模具對應定位，將第一模具的腔體內的混合粉末中間壓縮體轉移到已對應該第一模具定位的第二模具的腔體內，向第二模具的腔體內的混合粉末中間壓縮體施加第二加壓力成形高密度的混合粉末完成壓縮體。
再有，(2)在上述(1)的發明中，可將潤滑劑粉末的熔點設為低熔點，所述低熔點屬於90℃~190℃的溫度範圍內。
再有，(3)在上述(1)或上述(2)的發明中，可在接收所述混合粉末中間壓縮體以前先將第二模具預熱到相當於潤滑劑的熔點的溫度。
再有，(4)在上述(1)或上述(2)的發明中，可在混合粉末中間壓縮體的成形結束後預熱模具。
再有，(5)在上述(1)或上述(2)的發明中，所述第二加壓力可等於第一加壓力。
再有，(6)本發明的第二實施樣態相關的混合粉末的高密度成形裝置，具有：混合粉末供給機，可向定位在混合粉末填充位置上的容器腔體內填充混合粉末，所述混合粉末是基礎金屬粉末和低熔點的潤滑劑粉末的混合物；混合粉末轉移裝置，將容器腔體內的混合粉末轉移到已與容器對應定位的第一模具的腔體內；第一加壓成形機 ，由第一衝頭向第一模具的腔體內的混合粉末施加第一加壓力成形混合粉末中間壓縮體；加熱升溫機，用於加熱與加熱升溫位置定位的第一模具及混合粉末中間壓縮體，將混合粉末中間壓縮體的溫度升高到相當於潤滑劑的熔點的溫度；中間粉末壓坯轉移裝置，將第一模具的腔體內的混合粉末中間壓縮體轉移到已定位在傳遞過渡位置上的第二模具內；第二加壓成形機，由第二衝頭向已定位在完成粉末壓坯成形位置上的第二模具的腔體內的混合粉末中間壓縮體施加第二加壓力成形高密度的混合粉末完成壓縮體；以及製品排出裝置，可在製品排出位置上排出第二模具的腔體內的混合粉末完成壓縮體。
進而，(7)在上述(6)的發明中，可設置：第一模具傳送裝置，設置為將所述第一模具傳送並可與已定位在混合粉末填充位置上的容器對應定位；加熱前粉末壓坯傳送裝置，設置為將所述第一模具從中間粉末壓坯成形位置傳送並可使其與加熱升溫位置對應定位；加熱後粉末壓坯傳送裝置，設置為從加熱升溫位置將收納有混合粉末中間壓縮體的所述第一模具傳送並可使其與傳遞過渡位置對應定位；第二模具傳送裝置，設置為可從傳遞過渡位置將收納有混合粉末中間壓縮體的所述第二模具傳送並可使其與完成粉末壓坯成形位置對應定位；完成粉末壓坯傳送裝置，設置為從完成粉末壓坯成形位置將收納有混合粉末完成壓縮體的所述第二模具傳送並可使其與製品排出位置對應定位；以及第二模具返回傳送裝置，設置為從製品排出 位置將收納有混合粉末完成壓縮體的所述第二模具傳送並可使其與接收過渡位置對應定位。
進而，(8)在上述(6)的發明中，將混合粉末填充位置、加熱升溫位置及傳遞過渡位置隔離配置在以第一軸線為中心的第一圓軌跡上且將傳遞過渡位置、完成粉末壓坯成形位置及製品排出位置隔離配置在以第二軸線為中心的第二圓軌跡上，並且第一模具傳送裝置、加熱前粉末壓坯傳送裝置及加熱後粉末壓坯傳送裝置使用以第一軸線為中心可旋轉的第一旋轉台建構，且第二模具傳送裝置、完成粉末壓坯傳送裝置及第二模具返回傳送裝置使用以第二軸線為中心可旋轉的第二旋轉台建構。
(9)在上述(6)或(7)的發明中，可進一步具有預熱所述第一模具的第一預熱裝置。
(10)在上述(6)或(7)的發明中，可進一步具有預熱所述第二模具的第二預熱裝置。
採用上述(1)的發明，可確實穩定製造高密度粉末壓坯且可大幅降低製造成本，並且可實現與實際製造相對應的混合粉末的填充作業的高效率化及第一、第二模具等的小型輕量化。
採用上述(2)的發明，可保障在第一加壓步驟中的潤滑劑產生充分的潤滑作用。而且，潤滑劑種類相關的選擇性更廣泛。
採用上述(3)的發明，由於可進一步提高第二加壓成形過程中已熔解潤滑劑朝所有方向的流動性，所以除基礎金屬粒子間外還可大幅減輕並維持粒子和第二模具間的摩擦阻力。
採用上述(4)的發明，可促進製造週期縮短，所述製造週期包含混合粉末中間壓縮體的升溫時間。
採用上述(5)的發明，在加壓成形步驟中的實施及其處理容易，可間接地有助於進一步降低粉末壓坯的製造成本。
進而，採用上述(6)的發明，可確實實施上述(1)~(5)相關混合粉末的高密度成形方法並易於以低成本實現，操作簡單。
進而，採用上述(7)的發明，與上述(6)的發明的情況相比較，可實現裝置的簡單化及可迅速而順暢地傳送粉末壓坯。
進而再有，採用上述(8)的發明，與上述(7)的發明的情況相比較，可實現裝置的簡單化。可促使生產線進一步簡化，處理也變得更容易。
採用上述(9)的發明，可促進製造週期縮短，所述製造週期包含混合粉末中間壓縮體的升溫時間。
採用上述(10)的發明，由於可進一步提高第二加壓成形過程中已溶解潤滑劑朝所有方向的流動性，所以除基礎金屬粒子間外還可大幅減輕並維持粒子和第二模具間的摩擦阻力。
另外，可從下文的說明明白上述之外的本發明的構成及效果。
1‧‧‧高密度成形裝置
10‧‧‧混合粉末供給機
20‧‧‧容器裝置
23‧‧‧容器
30‧‧‧第一加壓成形機
31‧‧‧第一模具
34‧‧‧第一預熱裝置
37‧‧‧下衝頭(混合粉末轉移裝置)
40‧‧‧加熱升溫機
50‧‧‧推出桿(中間粉末壓坯轉移裝置)
60‧‧‧第二加壓成形機
61‧‧‧第二模具
64‧‧‧第二預熱裝置
70‧‧‧工件排出裝置
80‧‧‧第一旋轉台(第一模具傳送裝置、加熱前粉末壓坯傳送裝置、加熱後粉末壓坯傳送裝置)
90‧‧‧第二旋轉台(第二模具傳送裝置、完成粉末壓坯傳送裝置、第二模具返回傳送裝置)
100‧‧‧混合粉末
110‧‧‧中間粉末壓坯(混合粉末中間壓縮體)
120‧‧‧完成粉末壓坯(混合粉末完成壓縮體)。
圖1是用來說明本發明相關的高密度成形方法的圖。
圖2是用來說明本發明的第一實施形態相關的高密度成形裝置及動作的上面圖。
圖3是用來說明在本發明的第一實施形態中從混合粉末填充動作到將中間粉末壓坯對應定位到傳遞過渡位置為止的動作的縱剖面圖。
圖4是用來說明在本發明的第一實施形態中從中間粉末壓坯的接收動作到在製品排出位置排出完成粉末壓坯(製品)為止的動作的縱剖面圖。
圖5是用來說明本發明的第一實施形態的加壓力和用該加壓力得到的與密度的關係的圖表，用虛線表示的特性A表示第一模具中的成形狀態，用實線表示的特性B表示在第二模具內的成形狀態。
圖6A是用來說明本發明的第一實施形態的完成粉末壓坯(中間粉末壓坯)的外觀立體圖，呈圓環形。
圖6B是用來說明本發明的第一實施形態的完成粉末壓坯(中間粉末壓坯)的外觀立體圖，呈圓柱形。
圖6C是用來說明本發明的第一實施形態的完成粉末壓坯(中間粉末壓坯)的外觀立體圖，呈細長圓軸形。
圖6D是用來說明本發明的第一實施形態的完成粉末壓坯(中間粉末壓坯)的外觀立體圖，呈圓板形。
圖6E是用來說明本發明的第一實施形態的完成粉末壓坯(中間粉末壓坯)的外觀立體圖，呈複雜形狀。
圖7是用來說明從本發明的第二實施形態相關的高密度成形裝置的混合粉末填充動作到將中間粉末壓坯對應定位在傳遞過渡位置為止的動作的縱剖面圖。
圖8是用來說明從本發明的第二實施形態的中間粉末壓坯的接收動作到在製品排出位置排出完成粉末壓坯(製品)為止的動作的縱剖面圖。
以下，參照附圖詳細說明本發明的具體實施形態。
(第一實施形態)
本混合粉末的高密度成形裝置1，如圖1~圖6E所示，具有混合粉末供給機10、容器23、混合粉末轉移裝置(下衝頭37)、第一加壓成形機30、加熱升溫機40、中間粉末壓坯轉移裝置(擠壓桿50)、第二加壓成形機60以及製品排出裝置70，設置為可穩定暨確實實施本混合粉末的高密度成形方法，所述本混合粉末的高密度成形方法由下述各步驟構成：將圖1(A)中所示的混合粉末100填充到容器23內的混合粉末填充步驟(PR1)；將混合粉末100 轉移到第一模具31內的混合粉末轉移步驟(PR2)；在第一模具31內向混合粉末100施加第一加壓力P1成形混合粉末中間壓縮體(有時也稱為中間粉末壓坯110)的中間粉末壓坯成形步驟(PR3)；加熱已成形的中間粉末壓坯110將其溫度積極升高到相當於該潤滑劑粉末的熔點溫度的加熱升溫步驟(PR4)；將已加熱的中間粉末壓坯110轉移到第二模具61內的中間粉末壓坯轉移步驟(PR5)；在第二模具61內向中間粉末壓坯110施加第二加壓力P2成形高密度的混合粉末完成壓縮體(有時也稱為完成粉末壓坯120。)的完成粉末壓坯成形步驟(PR6)及製品排出步驟(PR7)。
再有，在該實施形態中，設置有用於將第一模具31傳送到混合粉末填充位置(中間粉末壓坯成形位置)Z11、加熱升溫位置Z12及傳遞過渡位置Z13的第一模具傳送裝置(第一模具返回傳送裝置)81、加熱前粉末壓坯傳送裝置82以及加熱後粉末壓坯傳送裝置83，並設置有用於將第二模具61傳送到傳遞過渡位置Z13(接受過渡位置Z21)、完成粉末壓坯成形位置Z22及製品排出位置Z23的第二模具傳送裝置91、完成粉末壓坯傳送裝置92以及第二模具返回傳送裝置93，保障模具迅速且順暢地傳送。
進而，將第一模具傳送裝置81、加熱前粉末壓坯傳送裝置82以及加熱後粉末壓坯傳送裝置83設置為使用圖2的第一旋轉台80成一體構造，且將第二模具傳送裝置91、完成粉末壓坯傳送裝置92以及第二模具返回傳送裝置93設置為使用圖2的第二旋轉台90成一體構造 ，最終實現構成的簡化。
在本申請案說明書中的混合粉末100是指基礎金屬粉末和低熔點的潤滑劑粉末的混合物。再有，作為基礎金屬粉末，存在僅由一種主金屬粉末構成的情況，以及由一種主金屬粉末及在其中混合一種或多種合金成分粉末的情況，但無論是什麼情況都可以適用。低熔點是指與基礎金屬粉末的熔點(溫度)相比溫度(熔點)明顯為低的溫度(熔點)且可大幅抑制基礎金屬粉末氧化的溫度。
在表示高密度成形裝置1的圖3中，配置在高密度成形操作線的上游側混合粉末填充位置Z11上的混合粉末供給機10是將混合粉末100填充到容器23內的裝置，在實施圖1(A)的混合粉末填充步驟(PR1)時使用。具有保留固定量的混合粉末100的功能及定量供給功能，可在初始位置(在圖2、圖3中左方向上未圖示的位置)和容器裝置20之間有選擇地整體往返傳送。
容器裝置20由上部具有擋栓22的中空圓筒形本體21、下部具有擋栓25且中心具有中空圓筒形的容器腔體24的容器23以及朝向上方對容器23施力的彈簧26構成，定位在混合粉末填充位置Z11上。容器腔體24上滑動自如地嵌裝有構成第一加壓成形機30(第一模具31)一部分的下衝頭37，通過與容器23在上下方向的相對位置決定填充的混合粉末100的填充量。容器23通過彈簧26的施力以擋栓25受限於擋栓22的狀態保持在圖3(A)所示上下方向的初始位置上。
與將混合粉末100直接填充到構成第一加壓成形機30的第一模具31的模具32的腔體33內相比，先填充到容器23(容器腔體24)內後再將混合粉末100轉移到腔體33內，可以通過預壓縮，以稍稍壓縮了的狀態填充大量的混合粉末100。再有，將第一模具31(模具32)與混合粉末中間壓縮體110一同傳送到傳遞過渡位置(加熱升溫位置Z12)變得容易。與只將工件(粉末壓坯)從第一模具31取出傳送到第二模具內的習知例比較，可大幅簡化構造。預壓可通過後文詳述的混合粉末轉移裝置(下衝頭37)的動作來進行。
由於將混合粉末100從容器23均勻且充分地填充到第一模具31(模具32)內的每一處是非常重要的，所以混合粉末100必須是疏鬆狀態。即第一模具31(模具32)的內部空間(腔體33)的形態設置為與製品形態對應的形態。即便製品形態複雜或是具有狹小部分的形態，為了保障中間粉末壓坯110的尺寸精度，最好避免不均勻填充或不充分填充。
完成粉末壓坯120(中間粉末壓坯110)的形態(尺寸、狀態)雖無特殊限定，但例如圖6A~圖6E所示。圖6A表示的是環形，圖6B表示的是圓柱形，圖6C表示的是細長圓軸形，圖6D表示的是圓板形，圖6E表示的是複雜形狀。該實施形態的中間粉末壓坯110(完成粉末壓坯120)是圖3、圖6B所示的圓柱形，第一模具31的內部空間(腔體33)的形態成形與其對應的形狀。
此處，用於減輕占基礎金屬粉末大部分的基礎金屬粒子間的摩擦阻力及基礎金屬粉末與模具內表面摩擦阻力的潤滑劑，選擇常溫下為疏鬆狀態的固態(非常小的粒狀)。例如採用液態的潤滑劑時，則混合粉末100的粘度高且流動性低，無法均勻填充或充分填充。
接著，常溫下的第一模具31(腔體33)內在施加第一加壓力P1並執行的中間粉末壓坯成形中，潤滑劑必須以固態穩定維持規定的潤滑作用。即便是在通過第一加壓力P1的加壓而使溫度出現些許上升時，也應同樣加以穩定維持。
另一方面，從與中間粉末壓坯成形後選擇地執行圖1的加熱升溫步驟(PR4)的關係及抑制基礎金屬粉末氧化的觀點看，潤滑劑粉末的熔點與該基礎金屬粉末的熔點比較需要設置為非常低的熔點(低熔點)。
潤滑劑粉末的熔點選擇為低熔點，所述低熔點例如屬於90℃~190℃的溫度範圍內。下側溫度(90℃)設為相比中間粉末壓坯成形中即便發生某種程度的溫度上升估計也達不到該溫度的值(例如70℃~80℃)的上限溫度(80℃)仍有餘裕的值(例如90℃)，進而看其他金屬皂的熔點(例如110℃)來進行選擇。即徹底消除了在中間粉末壓坯110的加壓成形過程中潤滑油粉末熔解(液化)並流出的危險。
上側溫度(190℃)選擇從潤滑劑粉末的種類相關的選擇性增大的角度看是最小值，尤其在加熱升溫步驟 時從抑制基礎金屬粉末氧化的角度看為最大值。即希望理解該溫度範圍(例如90℃~190℃)的下側溫度和上側溫度不是極限值而是邊界值。
因而可選擇性採用屬於金屬皂的很多物質(硬脂酸鋅、硬脂酸鎂等)作為潤滑劑粉末。另外，由於潤滑劑必須是粉末狀態，所以不能採用有粘性的液體如辛酸鋅等。
在該實施形態中，採用熔點120℃的硬脂酸鋅粉末作為潤滑劑粉末。另外，在本發明中，否定如專利文獻7的發明使用溫度比加壓成形時模具溫度還低溫度(熔點)的潤滑劑且從最初使潤滑劑熔解(液化)並進行加壓成形的方法。因為在中間粉末壓坯110成形結束以前如熔解的潤滑劑流出時，則容易出現中途潤滑不足的部位，所以無法確實且穩定地進行充分的加壓成形。
潤滑劑粉末的量設為根據實驗研究及實際生產中的經驗法則來選擇的值。在與該實施形態相關的中間粉末壓坯成形步驟(PR3)的關係中，潤滑劑粉末的量設為混合粉末總量的0.23wt%~0.08wt%。0.08wt%是直到中間粉末壓坯110成形結束為止都可保證潤滑作用的下限值，0.23wt%是在從混合粉末100變為中間粉末壓坯110時為得到所需壓縮比而必要的上限值。
接著，實際生產中潤滑劑粉末的量應定為可保證在第一模具31內施加第一加壓力P1成形的中間粉末壓坯110的真密度比的值及在第二模具內的出汗現象的量 。此時，必須考慮到防止液化潤滑劑從模具向外部滲出導致作業環境惡化的滴漏(滴漏現象)出現。
在該實施形態中，由於將中間粉末壓坯110的真密度比(對真密度100%的比)的值設為80%~90%，所以潤滑劑粉末的量設為0.2wt%~0.1wt%。上限側值(0.2wt%)從可防止滴漏現象出現的角度出發來決定，下限側值(0.1wt%)從可避免出現不足或剩餘而只出現必要的出汗現象的角度出發來決定。相比上述以往提案例(1wt%)的情況只是很少量，卻可大幅提高產業上的可利用性。
防止發生滴漏現象對實際生產極為重要。在計畫或研究階段，由於為了減少加壓時的摩擦力而擔心潤滑劑的量不足而傾向於混入極過量的潤滑劑。例如，完全不在乎從能否製造出超過7.3g/cm3的高密度的試錯階段開始，就有過量的潤滑劑液化流出的情況。甚至都意識不到滴漏現象。即液化潤滑劑的滴漏會因潤滑劑使用量增加而導致成本上升，會因作業環境惡化而使生產效率降低或增加操作人員的負擔，如果不加以解決不但缺乏實用性而且也難於普及擴大。
將0.2wt%的混合粉末100壓縮到真密度比80%為止的中間粉末壓坯110的情況，是一旦在加熱升溫步驟(PR3)將該潤滑劑粉末積極升溫到熔點相當溫度時，中間粉末壓坯110內散佈的粉末潤滑劑熔化充滿金屬粉末粒子間的孔隙，接著經過金屬粉末粒子間液態潤滑劑均勻地在中間粉末壓坯110的表面滲出(噴出)。即誘發出汗現 象。在第二模具內向該中間粉末壓坯110施加第二加壓力P2進行壓縮時，大幅降低基礎金屬粉末和腔體內面壁的摩擦阻力。
同樣，將0.1wt%的混合粉末100壓縮到真密度比為90%為止的中間粉末壓坯110的情況，和將超過0.1wt%且小於0.2wt%範圍內的混合粉末100壓縮到真密度比小於90%且超過80%範圍內的值為止的中間粉末壓坯110的情況，也能發現出汗現象。也可防止出現滴漏現象。
因此可高密度成形，製造出滿足磁特性及機械強度的粉末壓坯(例如磁心)，也可消除對模具受損的擔心。而且，可大幅刪減潤滑劑的消耗量，使液態潤滑劑不再從模具滴漏出來，改善作業環境。整體上由於可提高生產效率及降低粉末壓坯製造成本所以可顯著地提高在產業上的可使用性。
同時，上述任意一種習知方法暨裝置(專利文獻1~8)對潤滑劑的含有率與混合粉末100的壓縮率的關係、潤滑劑的多少導致的滴漏現象、出汗現象均無認知。尤其是即便在熱成形粉末冶金方法(專利文獻5)中，雖然可以理解為了便於操作而成形密度比小於76%的一次成形體的點。但與高密度成形相關的技術依據及可實施的事項均無揭示。更別說從其後一度將初級成形體(中間粉末壓坯120)壓碎再成形二次成形體(完成粉末壓坯)的點看，只能否定其通過初次成形、二次成形的累積來實現高密度化 的技術思想。
第一加壓成形機30是使用混合粉末供給機10向供給到第一模具31(腔體33)內的混合粉末100施加第一加壓力P1成形混合粉末中間壓縮體110的裝置，該實施形態是衝壓機械構造。
在圖3(A)、(B)中，第一模具31由工作台側的下模具(模具32、下衝頭37)和滑塊(省略圖示)側的上模具(上衝頭36)構成。模具32的腔體33如上圖所示設置為與圖5(B)表示中間粉末壓坯110的形態(圓柱形狀)對應的形狀(中空圓筒形狀)。即與容器腔體24的形狀對應。上衝頭36藉著上方的滑塊(省略圖示)升降運動。上衝頭36的下面可以平面形狀封閉腔體33的上方部分。即與模具32的上面的大部分抵接。
另外，由於第一加壓成形機30的模具32的腔體33設置為與中間粉末壓坯110的形態(形狀)對應的形狀，所以中間粉末壓坯110的形態即便是如圖6A、圖6C~圖6E所示時，也設置為彼此對應的形狀。圖6A表示的環形形狀時，變為圓環筒形。圖6C表示的細長圓軸形時設置為與圖6B相同的圓柱形的形狀並上下方向較長。圖6D表示的圓盤形狀時也是同樣形狀但在上下方向上較短(薄)。圖6E表示的複雜形狀時，變為對應的複雜形狀。另外，對於第二加壓成型裝置60(第二模具61)的模具62的腔體63也是同樣地設置。
混合粉末轉移裝置是將容器腔體內的混合粉 末100轉移到已與容器23對應定位的第一模具31的腔體33內的裝置，由下衝頭37構成，通過上衝頭36與模具32的協作而進行轉移動作。
即在圖3(A)中，上衝頭36下降與保持在第一旋轉台80(模具保持部85)上的模具32的上面抵接。壓下該模具32。由於模具32的下面與容器23的上面抵接，所以壓下該容器23。下衝頭37的上下方向的位置無變化。從而，容器腔體24內的混合粉末100被下衝頭37推起，轉移到第一模具31的模具32(腔體33)內。此時，由於容器腔體24上下方向的尺寸比腔體33上下方向上的尺寸更大，所以容器腔體24內的混合粉末100由於預壓縮效果而被預壓縮並轉移到腔體33內。即混合粉末轉移裝置(上衝頭36、下衝頭37)可將容器腔體24內的混合粉末100轉移到與容器23對應定位的第一模具31的腔體33內。
如圖3(B)所示，可以在上衝頭36下降到下方位置(最下限位置)的狀態下，通過與下衝頭37的協作成形壓縮了混合粉末100的中間粉末壓坯110。即作為第一加壓成形機30，從第一衝頭(上衝頭36)向第一模具31的腔體33內的混合粉末100施加第一加壓力P1之後成形混合粉末中間壓縮體(中間粉末壓坯110)。由於設置有混合粉末轉移裝置(下衝頭37)，所以與直接填充到腔體33內的情況相比，可供給大量的混合粉末100且可壓縮轉移，從而易於將中間粉末壓坯100高密度化。中間粉末壓坯110的尺寸精度也高。滑塊上升則上衝頭36上升到圖 3(C)所示的上方位置上。此時，第一旋轉台80上升到上限位置。容器23通過彈簧26回到圖3(A)所示的原來位置。
參照圖5說明第一加壓成形機30中的加壓力P(第一加壓力P1)和與此對應得到的中間粉末壓坯110的真密度比(密度ρ)的關係。橫軸以指數表示加壓力P。在該實施形態中的最大能力(加壓力P)是10Ton/cm2，其設為橫軸指數100。Pb是模具損壞壓力，為橫軸指數140(14Ton/cm2)。縱軸以指數表示真密度比(密度ρ)。縱軸指數100相當於真密度比(密度ρ)是97%(7.6g/cm3)。
在該實施形態中，基礎金屬粉末設為磁心用玻璃材質絕緣塗層包覆鐵粉末，潤滑劑粉末選擇是在0.2wt%~0.1wt%範圍內的硬脂酸鋅粉末且是第一加壓力P1將混合粉末中間壓縮體(中間粉末壓坯110)壓縮到相當於縱軸指數82~92[相當於密度ρ(6.24g/cm3~7.02g/cm3)]的真密度比80%~90%的物質。
同時，縱軸指數102相當於密度ρ(7.75g/cm3)，真密度比(密度ρ)相當於99%。
另外，作為基礎金屬粉末，也可選擇磁心用鐵系非晶粉末(磁心用Fe-Si合金粉末)、磁心用鐵系非晶粉末、磁心用Fe-Si合金粉末、機械零組件用純鐵粉末等。
一旦提高第一加壓力P1，則通過第一加壓成形機30得到的密度ρ隨著以虛線所示的特性A(曲線)而升 高。在第一加壓力P1(橫軸指數100)，密度ρ變為7.6g/cm3。真密度比是97%。即便使第一加壓力P1上升到此以上的值，密度ρ的提高也是微小的。模具損壞的可能性很大。
以往，在以加壓成形機(衝壓機械)的最大能力來加壓得到的密度ρ無法滿足需要時，必須裝備更大型的壓製機械。但是，即便是大型化例如將最大能力變為1.5倍，密度ρ的提高也是微小的。因此，現在的情況是勉強接受以衝壓機械得到的低密度ρ(例如7.5g/cm3)。
此處，尤其是現在直接使用壓製機械，如可從縱軸指數100(7.6g/cm3)提高到102(7.75g/cm3)，則可理解為具有劃時代的意義。即如果可將密度ρ提高2%，則可大幅提高磁性能(雙曲線性)且可使機械強度飛躍性地提升。而且，由於可徹底去除高溫氛圍下的燒結處理，所以可大幅抑制粉末壓坯的氧化(可防止磁心性能降低)。另外，建構或轉用帶有壓縮功能的其他機械也可實施。
為實現上述方式，可通過加熱由第一加壓成形機30成形的中間粉末壓坯110促使潤滑劑熔解(液化)，此後以第二加壓成形機60進行第二次加壓成形處理。如果在第二加壓成形機60中對中間粉末壓坯110進行加壓，則按照圖5中實線所示的特性B(直線)而高密度化，可達到相當於縱軸指數102的高密度(7.75g/cm3)。將在第二加壓成形機60的說明中追述詳細情況。
加熱升溫機40，參照圖3(D)、(E)是加熱定位 在加熱升溫位置Z12的第一模具31及混合粉末中間壓縮體(中間粉末壓坯110)將中間粉末壓坯110的溫度積極升溫到相當於潤滑劑的熔點溫度的裝置。該加熱升溫機40由上部具有擋栓42的中空圓筒形本體41、下部具有擋栓45且上部具有用於收納加熱器47的收納部44的升降桿43以及朝向上方對升降桿43施力的彈簧48構成。升降桿43通過彈簧48的施力以擋栓45受限於擋栓42的狀態保持在圖3(D)所示的初始上方位置上。
在該狀態下，將第一模具31(模具32)載置(對應定位)在收納部44上時，則第一旋轉台80下降到下限位置成為圖3(E)的狀態。這樣，加熱器47導通將中間粉末壓坯110加熱升溫。加熱器47導通的時機可改變設定。例如也可如圖3(D)所示設置為載置中間粉末壓坯110的時機。只要是功率情況或生產週期等允許，也可經常設置為導通狀態。
在第一加壓成形機30中低溫加熱處理的技術意義將在與第一加壓成形處理的關係中加以說明。如果觀察填充在第一模具31(模具32)內的混合粉末100，則可知在與基礎金屬粉末的關係中潤滑劑粉末的存在較稀疏的部分(稀疏部分)和較緻密的部分(緻密部分)。緻密部分可減少基礎金屬粉末的粒子間摩擦阻力及基礎金屬粉末和模具內面的摩擦阻力。稀疏部分應該可以使這些摩擦阻力變大。
在第一加壓成形機30的加壓中，緻密部分由 於摩擦小所以壓縮性優越，易於進行壓縮化。稀疏部分由於摩擦大所以壓縮性差，壓縮緩慢。無論是哪種，都會出現與預先設定的第一加壓力P1的值對應的壓縮進行困難的現象。即出現壓縮極限。放大觀察在該狀態下從模具32取出的中間粉末壓坯110的斷裂面時，作為上述緻密部分的部分為基礎金屬粉末整體壓接。但是，也混有潤滑劑粉末。作為稀疏部分的部分在壓接的基礎金屬粉末間殘留有微小間隙(空間)。幾乎看不到潤滑劑粉末。
因此，如從作為緻密部分的部分去除潤滑劑粉末時，則產生可壓縮的間隙。如可向作為稀疏部分的部分間隙補充潤滑劑時，則可提高該部分的壓縮性。
即加熱第一加壓成形結束後的中間粉末壓坯110升溫到相當於潤滑劑粉末的熔點的溫度(例如120℃)，使潤滑劑粉末熔解(液化)提高其流動性。從作為緻密部分的部分開始熔化出的潤滑劑滲到其周邊且補充到稀疏部分的部分。從而，可減小基礎金屬粉末的粒子間摩擦阻力，也可壓縮潤滑劑粉末所占的空間。也可減小基礎金屬粉末的粒子和模具內面的摩擦阻力。即促進潤滑劑的液化並實施第二加壓成形處理。
中間粉末壓坯轉移裝置(擠壓桿50)是將第一模具31(模具32)的腔體33內的中間粉末壓坯110傳遞轉移到定位在傳遞過渡位置Z13的第二模具61(模具62)的腔體63內的裝置。
在圖3(F)、圖4(G)中，中間粉末壓坯轉移裝 置由定位在傳遞過渡位置Z13的擠壓桿50和傳遞過渡台55形成，擠壓桿50可在圖3(F)所示的上限位置和圖4(G)所示的下限位置之間上下往返移動。桿直徑可與圖4(H)所示的上衝頭66的直徑相等或比其稍小。
圖3(F)表示在第二模具61對應定位在傳遞過渡台55的上面之後，第一模具31從上限位置降到下限位置並載放在第二模具61的上面的情況。在該狀態下，可使擠壓桿50下降，將第一模具31的腔體33內的混合粉末中間壓縮體110轉移到第二模具61的腔體63內。
即在如圖4(G)所示的傳遞過渡位置Z13，可將中間粉末壓坯110從第一模具31傳遞過渡到第二模具61。從第二模具61看，在接收過渡位置Z21上，變為從第一模具31接收中間粉末壓坯110。即傳遞過渡位置Z13和接收過渡位置Z21為相同位置。
圖4(H)所示的第2加壓成形機60是用來實施對設定在第二模具61中的中間粉末壓坯110施加第二加壓力P2的第二加壓成形處理，成形高密度的混合粉末完成壓縮體(完成粉末壓坯120)的裝置。
第二模具61由工作台側的下模具(模具62、下衝頭相當台67)和滑塊(圖示省略)側的上模具(上衝頭66)構成，定位於完成粉末壓坯成形位置Z22。模具62的腔體63的形狀與第一模具31(模具32)的腔體33的形狀對應。即設置成與圖5(B)所示的完成粉末壓坯120的形態(圓柱形)對應的形狀(中空圓筒形)。模具62的上部側為便 於接收中間粉末壓坯110而與模具32的情況相比稍大一點。
在圖4(H)中，上衝頭66由可在上方位置和下方位置之間升降運動的滑塊(省略圖示)壓入腔體內，向中間粉末壓坯110施加第二加壓力P2成形高密度完成粉末壓坯120。接受該第二加壓力P2的下衝頭相當台67雖設置與傳遞過渡台55一樣的構造，但也可構成如圖3(B)所示包含下衝頭37的相同構造。
另外，該實施形態中的第二加壓成形機60的最大能力(加壓力P)與第一加壓成形機30的情況相同為10Ton/cm2。因此，也可構成第一加壓成形機30和第二加壓成形機60為一台壓製機械，以共用的滑塊建構使各模具31、61同步升降。從這一點看，有利於節約裝置，可降低完成粉末壓坯120的製造成本。
用圖5說明第二加壓成形機60上的加壓力(第二加壓力P2)和與此相應得到的完成粉末壓坯120的密度ρ的關係。
第二加壓成形機60得到的密度ρ如實線所示的特性B。即與第一加壓成形機30的情況[依據虛線所示特性A]不同，密度ρ並非隨著第二加壓力P2提高而漸漸升高。即到超過第一加壓成形步驟(PR3)中最終的第一加壓力P1(例如橫軸指數50、75或85)為止之前密度ρ不會升高。第二加壓力P2一旦超過最終的第一加壓力P1時，則密度ρ急速升高。第二加壓成形可理解為恰如連續不斷 地進行第一加壓成形。
因而在第一加壓成形步驟中，變為可以不用在任何時候都將第一加壓力P1上升直到與最大能力對應的值(橫軸指數100)。即可排除在壓縮極限以後繼續進行第一加壓成形時浪費的時間、消耗的能量。進而降低製造成本。再有，由於變得易於避免超過橫軸指數100的超負荷運轉，所以不必擔心模具破損。整體上運轉操作容易並可安全且穩定地運用。
製品排出裝置70是在製品排出位置Z23向外部排出第二模具61的腔體63內的完成粉末壓坯120的裝置。在圖4(I)中，製品排出裝置70包含與製品排出位置Z23對應定位的排出桿71和組裝在排出台77上的排出槽73，可通過排出桿71壓入腔體63內將完成粉末壓坯120排出。
即排出桿71可在省略圖示的上限位置和圖4(I)所示的下限位置之間往返上下移動。桿直徑與圖4(H)所示的上衝頭66的直徑相等或比之稍小。如第二模具61對應定位在排出台77的上面後排出桿71下降到下限位置時，則可將構成第二模具61的模具62的腔體63內的完成粉末壓坯120從排出槽73排出。
由於粉末壓坯的傳送(搬運)方法決定了生產週期的快慢，所以決定用哪種方法是重要的。再有，由於具體要設置成怎樣的構成暨構造與裝置的節約、操作暨維護、製造成本等直接相關，所以這也很重要。而習知例很多 時候採用的是沿直線方向傳送(搬運)工件。
在該發明中，設置為使用兩個旋轉台80、90的旋轉傳送方式。在圖2中，混合粉末填充位置Z11、加熱升溫位置Z12及傳遞過渡位置Z13隔離配置在以第一軸線Z1為中心的第一圓軌跡R1上。再有，接受過渡位置Z21、完成粉末壓坯成形位置Z22及製品排出位置Z23隔離配置在以第二軸線Z2為中心的第二圓軌跡R2上。在該實施形態中，分別以三等分等角(120度)配置。而且，建構為使用可以第一軸線Z1為中心旋轉的第一旋轉台80和可以第二軸線Z2為中心旋轉的第二旋轉台90的傳送裝置。
第一軸線Z1和第二軸線Z2的間隔定為與傳遞過渡位置(縱軸線)Z13和接收過渡位置(縱軸線)Z21相同的位置上。第一旋轉台80可以第一軸線Z1為中心間歇向DRL(逆時針)方向旋轉，可使模具保持部85與混合粉末填充位置Z11、加熱升溫位置Z12及傳遞過渡位置Z13皆對應定位且可停止並保持在該位置上。
第一旋轉台80可在上限位置和下限位置之間升降且也可停止保持在上限位置和下限位置的任一位置上。所謂上限位置是指成為圖3(A)、(C)、(D)及(F)所示狀態的位置，所謂下限位置是指成為圖3(B)、(E)、(F)及圖4(G)所示狀態的位置。再有，第一旋轉台80抵抗圖3(D)、(E)所示的彈簧48的作用力產生使升降桿43下降到下限位置的下壓力。
在圖2中，第一旋轉台80由傳送驅動軸87(旋轉驅動軸88、升降軸89)支撐。由於旋轉驅動軸88由伺服馬達控制旋轉角度，可將第一旋轉台80停止並保持在設定角度上，所以可使模具保持部85正確地與各位置Z11、Z12、Z13對應定位。花鍵連接在該旋轉驅動軸88的升降軸89可通過氣缸裝置選擇地使第一旋轉台80升降並對應定位在上限位置及下限位置中任一位置。模具保持部85上安裝有第一模具31(模具32)。
第二旋轉台90可以第二軸線Z2為中心間歇向DRR(順時針)方向旋轉，可使模具保持部95與接收過渡位置Z21、完成粉末壓坯成形位置Z22及產品排出位置Z23任何位置對應定位。再有可停止並保持在各位置上。傳送旋轉軸97是旋轉驅動專用，在該實施形態中，不具有升降功能。即第二旋轉台90維持在圖3(F)及圖4(G)、(H)、(I)所示的狀態即規定的高度上。模具保持部95上安裝有第二模具61(模具62)。
在該實施形態中，第一旋轉台80上多個(三個)模具保持部85呈三等分等角(120度)配置，在各模具保持部85安裝第一模具31。同樣在第二旋轉台90上多個(三個)模具保持部95呈三等分等角(120度)配置，各模具保持部95上安裝有第二模具61。
另外，任意旋轉台80、90都使用大直徑圓板形成，但也可將多個支架狀構件三等分等角(120度)配置且將各支架狀構件安裝為可以第一、第二軸線Z1、Z2為 中心同步旋轉的構造。
此處，可理解為第一模具傳送裝置81、加熱前粉末壓坯傳送裝置82及加熱後粉末壓坯傳送裝置83利用第一旋轉台80(第一模具傳送裝置81、加熱前粉末壓坯傳送裝置82及加熱後粉末壓坯傳送裝置83)建構成一體。各傳送裝置81、82、83利用以第一旋轉台80的第一軸線Z1為中心的DRL方向間歇旋轉，使模具保持部85沿第一圓軌跡R1傳送並傳送第一模具31。中途結合第一旋轉台80的升降。
第一模具傳送裝置81將位於圖3(F)所示的傳遞過渡位置Z13上的第一模具31傳送到圖3(A)所示的混合粉末填充位置Z11，將該第一模具31與位於混合粉末填充位置Z11上的容器23對應定位。中途，使第一模具31從下限位置上升到上限位置為止。該第一模具傳送裝置81從使得第一模具31從傳遞過渡位置Z13返回混合粉末填充位置Z11的功能來看，也可稱為第一模具返回傳送裝置。
加熱前粉末壓坯傳送裝置82將位於圖3(B)所示中間粉末壓坯成形位置(混合粉末填充位置Z11)的第一模具31從中間粉末壓坯成形位置(混合粉末填充位置Z11)傳送到圖3(E)所示的加熱升溫位置Z12且將該第一模具31與加熱升溫位置Z12對應定位。中途，第一模具31從圖3(B)所示下限位置上升到圖3(C)所示上限位置。接著，通過第一旋轉台80的旋轉，第一模具31被傳送到圖 3(D)所示的加熱升溫位置Z12。而且，第一模具31被搭載(對應定位)在位於上限位置的收納部44上，此後，通過升降桿43的下降動作下降到下限位置。
加熱後粉末壓坯傳送裝置83將收納有混合粉末中間壓縮體110的第一模具31從圖3(E)所示的加熱升溫位置Z12傳送到圖3(F)所示的傳遞過渡位置Z13。通過第一旋轉台80的升降動作，在中途第一模具31上升到上限位置，在對應定位於傳遞過渡位置Z13後下降到下限位置。
再有，可理解為第二模具傳送裝置91、完成粉末壓坯傳送裝置92及第二模具返回傳送裝置93利用第二旋轉台90(第二模具傳送裝置91、完成粉末壓坯傳送裝置92及第二模具返回傳送裝置93)建構成一體。各傳送裝置91、92、93利用以第二旋轉台90的第二軸線Z2為中心的DRR方向的間歇旋轉，使模具保持部95沿第二圓軌跡R2傳送並傳送第二模具61。
第二模具傳送裝置91將位於圖4(G)所示接收過渡位置Z21且收納有中間粉末壓坯110的第二模具61傳送到圖4(H)所示的完成粉末壓坯成形位置Z22，與位於完成粉末壓坯成形位置Z22的下衝頭相當台67對應定位。第二旋轉台90僅根據120度旋轉。
完成粉末壓坯傳送裝置92將收納有完成粉末壓坯120的第二模具61從圖4(H)所示的完成粉末壓坯成形位置Z22傳送並將該第二模具61對應定位到圖4(I)所 示的製品排出位置Z23。第二旋轉台90向DRR方向僅根據120度旋轉。
第二模具返回傳送裝置93將完成粉末壓坯120排出後的第二模具61從製品排出位置Z23傳送到圖3(F)所示的接收過渡位置(製品排出位置Z23)，將第二模具61對應定位在該接收過渡位置(製品排出位置Z23)。即在下一個週期之前先使第二模具61返回。
粉末壓坯傳送裝置構成為旋轉台構造且沿圓軌跡傳送。再有，粉末壓坯的傳遞過渡方式設置為如圖3(F)、圖4(G)所示直接從第一模具31推出到第二模具61而傳遞過渡的方式。設置如此的旋轉傳送暨推出傳遞方式時，則與習知傳送方式(使用機器人或傳輸設備沿直線單向搬運工件)相比，無須擔心工件脫落，也易於解決避免工件和滑塊或模具發生碰撞的問題，可迅速且正確地傳送。圖3(A)、(B)所示的混合粉末100的傳遞也是一樣。
在相關實施形態有關的混合粉末的高密度成形裝置1中，通過下述步驟實施高密度成形方法。參照圖1(A)所示的處理步驟和與此對應而記載傳送動作的同圖1(B)來說明。另外，在表示各步驟的方塊內用括弧括起的符號(例如Z22)表示實施該步驟的位置(完成粉末壓坯成形位置)。
(混合粉末的製備)
將基礎金屬粉末(磁心用玻璃材質絕緣塗層包覆鐵粉 末)和0.2wt%的潤滑劑粉末(硬脂酸鋅粉末)混合製備出鬆散狀態的混合粉末100。僅以規定量補給到混合粉末供給機10中(圖1的步驟PR0)。
(混合粉末的填充)
在規定的時間，混合粉末供給機10從規定位置(未圖示)傳送到圖3(A)所示的補給位置(虛線)。接著打開混合粉末供給機10的供給口，向容器裝置20[空的容器腔體24]內填充定量的混合粉末100(圖1的步驟PR1)。例如可在2秒鐘內填充。填充後關閉供給口，混合粉末供給機10返回規定位置。此時，第一模具傳送裝置81啟動，第一模具31(模具32)從圖3(F)的狀態回到圖3(A)的狀態。
(混合粉末的轉移)
在圖3(A)所示的狀態下使上衝頭36下降時，則第一模具31連同第一旋轉台80下降，上衝頭36克服彈簧26的施力將第一模具31及容器23壓下。由於下衝頭37定位並固定在規定位置，所以容器23內的混合粉末100被預壓縮且轉移到第一模具31(模具32)的腔體33內。即混合粉末轉移裝置(下衝頭37)啟動。
(中間粉末壓坯的成形)
進而，上衝頭36下降以第一加壓力P1加壓於模具32(腔體33)內的混合粉末100。在圖3(B)中，執行第一加 壓成形處理(圖1的步驟PR3)。粉末(固態)潤滑劑發揮充分的潤滑作用。被壓縮的中間粉末壓坯110的密度ρ隨圖5的特性A(虛線)而升高。第一加壓力P1一達到與橫軸指數(例如30)相當的壓力(3.0Ton/cm2)時，則真密度比升高到85%即密度ρ為6.63g/cm3(相當於縱軸指數87)。例如8秒鐘的加壓成形結束。已成形的中間粉末壓坯110停留在第一模具31的腔體33內。
(中間粉末壓坯的傳送)
在圖3(C)中，加熱前的粉末壓坯傳送裝置82啟動。上衝頭36上升到上方位置後，第一模具31以收納有中間粉末壓坯110的狀態上升到上限位置(低於上衝頭36上方位置的位置)為止。接著，將第一模具31及中間粉末壓坯110從中間粉末壓坯成形位置(混合粉末填充位置Z11)傳送到圖3(D)所示的加熱升溫位置Z12。第一旋轉台80向圖2的DRL方向僅旋轉120度。容器23在下一個週期前從下限位置返回圖3(A)所示的初始位置(上限位置)。依靠彈簧26的施力，第一模具31如圖3(D)所示，與位於加熱升溫位置Z12且上限位置(低於第一模具31上限位置的位置)的加熱升溫機40(收納部44)對應定位。接著，升降桿43下降，將第一模具31對應定位在圖3(E)所示的下限位置(加熱位置)。
(加熱升溫)
在圖3(E)中，收納部44下降到下限位置(低於第一模具31下限位置的位置)時，則加熱升溫機40(加熱器47)啟動。模具32內的中間粉末壓坯110升溫到潤滑劑粉末的相當於熔點的溫度(例如120℃)(圖1的步驟PR4)。即潤滑劑熔解，靠其流動使中間粉末壓坯110內的潤滑劑分佈變為均勻。加熱升溫時間例如是8秒~10秒。加熱器47的啟動時機並不限於此。例如也可從圖3(D)的狀態開始啟動。
(已升溫的中間粉末壓坯的傳遞暨接收)
加熱升溫結束時加熱後粉末壓坯傳送裝置83啟動。如圖3(E)、(F)所示，已升溫的中間粉末壓坯110以收納於第一模具31的狀態從加熱升溫位置Z12傳送到傳遞過渡位置Z13。即第一旋轉台80向圖2的DRL方向僅旋轉120度。由於並不是以暴露在大氣中的狀態傳送，所以幾乎無法認定中間粉末壓坯110的溫度降低。而且，第一模具31(模具32)載置於在傳遞過渡台55上待機(對應定位)的第二模具61上。如此一來，中間粉末壓坯轉移裝置(推出桿50)啟動。即如圖4(G)圖所示，推出桿50從圖3(F)的上方位置下降，將收納在第一模具31內的已升溫的中間粉末壓坯110轉移到第二模具61內(圖1的步驟PR5)。轉移結束後，推出桿50返回上方位置。
(第一模具的返回傳送)
中間粉末壓坯110一完成從第一模具31到第二模具61的傳送時，則第一模具傳送裝置81使圖4(G)所示的第一模具31上升到圖3(F)的上限位置，繼續從傳遞過渡位置Z13返回如圖3(A)所示的混合粉末填充位置Z11。即與容器23對應定位。此時第一旋轉台80也向DRL方向僅旋轉120°。
(中間粉末壓坯的傳送)
另一方面，第二模具傳送裝置91也啟動。將在圖3(F)的接收過度位置Z21(傳遞過渡位置Z13)接受的中間粉末壓坯110從圖4(G)的接收過渡位置Z21傳送到圖4(H)的完成粉末壓坯成形位置Z22。中間粉末壓坯110也以收納在第二模具61內的狀態地被傳送。第二旋轉台90向如圖2所示DRR方向僅旋轉120度。
(完成粉末壓坯的成形)
在圖4(H)中，上衝頭66與滑塊(省略圖示)一同從上方位置下降。下衝頭台67以靜止狀態接受第二加壓力P2。即開始以第二加壓力P2對模具62(腔體63)內已升溫的中間粉末壓坯110加壓。使液態的潤滑劑營造出充分的潤滑作用。尤其是出現出汗現象，隨著加壓成形的進行潤滑劑向所有方向流出。不僅是基礎金屬粒子間也能有效減輕粒子和模具間的摩擦阻力。已壓縮的中間粉末壓坯110的密度ρ隨著圖5的特性B(實線)而升高。即第二加壓力P2 一旦超過橫軸指數(例如30…加壓力3.0Ton/cm2)時，則密度ρ從6.63g/cm3急速升高到與縱軸指數102相當的密度ρ(7.75g/cm3)。一旦將第二加壓力P2上升到橫軸指數100(10Ton/cm2)為止時，則密度ρ(7.75g/cm3)整體變得均勻。此處，例如8秒鐘的第二加壓成形處理一旦結束時，則完成粉末壓坯120在模具(41)內成形(圖1的步驟PR6)。其後，上衝頭66靠滑塊上升到上方位置。相當於縱軸指數102的密度ρ(7.75g/cm3)的完成粉末壓坯120由於潤滑劑粉末為熔點低所以玻璃材質不會變質暨熔解。因此，渦流損耗小，可高效地製造磁通密度高的高品質磁心用粉末壓坯。
(完成粉末壓坯的傳送)
如此一來，完成粉末壓坯傳送裝置92啟動，將完成粉末壓坯120以收納在第二模具61內的狀態從圖4(H)的完成粉末壓坯成形位置Z22傳送到圖4(I)的製品排出位置Z23。對應定位於製品排出位置Z23即排出台77。在此期間，排出桿71在上方位置待機。第二旋轉台90向DRR方向僅旋轉120°。
(製品排出)
製品排出裝置70啟動，在圖4(I)中，排出桿71從上方位置下降將第二模具61內的完成粉末壓坯120推出到排出槽73。製品排出結束(圖1的步驟PR7)。結束後， 排出桿71上升到上方位置變為待機狀態。
(第二模具的返回傳送)
第二模具返回傳送裝置93使第二模具61從圖4(I)的製品排出位置Z23回送到圖3(F)的接收過渡位置Z21(傳遞過渡位置Z13)。第二旋轉台90向DRR方向僅旋轉120°。由於中途沒有升降動作，所以可迅速回送。
(製造週期)
根據採用以上各步驟的高密度成形方法，可對依序供給填充的金屬粉末(混合粉末100)建構出同步實施第一加壓成形處理、加熱升溫處理及第二加壓成形處理時，則可在最長的加熱升溫處理時間(10秒)上加上粉末壓坯傳送時間(例如2秒~4秒)後得到的12秒~14秒的週期時間內製造出高密度粉末壓坯(完成粉末壓坯120)。即理解為即便是僅與習知例中30分鐘以上的高溫燒結處理時間相比，製造暨生產時間仍顯著提高。例如可穩定以小型輕量複雜的形狀進行機械強度高的汽車用零組件或磁特性及機械強度優越的電磁設備用零組件的供給，還可對降低該等生產成本做出很大貢獻。
這樣，根據該實施形態可將混合粉末100裝填到容器23中，之後向第一模具31內傳送並施加第一加壓力P1成形中間粉末壓坯110，將加熱並積極升溫到潤滑劑粉末的相當於熔點溫度(例如120℃)的中間粉末壓坯 110裝入第二模具61內且施加第二加壓力P2成形完成粉末壓坯120的高密度成形方法，所以可確實穩定地製造高密度粉末壓坯並可大幅降低製造成本，同時可用於適應實際生產的混合粉末100的填充作業高效化及實現第一模具31等的小型輕量化。
再有，由於可去除高溫下長時間的燒結處理，所以不僅可大幅抑制粉末壓坯110、120的氧化，且可實現能源消耗的高利用率及製造成本的大幅刪減。在保護地球環境方面也受到歡迎。
再有，由於潤滑劑粉末的熔點是90℃~190℃的溫度範圍內的低熔點，所以可保證第一加壓步驟中的潤滑劑充分的潤滑作用。並且有助於抑制氧化，同時可增大潤滑劑的選擇性。
由於可在第二模具61接收中間粉末壓坯110前預熱到相當於熔點溫度，所以可進一步提高第二加壓成形中已熔解的潤滑劑向所有方向的流動性。即不僅可以大幅減少基礎金屬粒子間而且可以減少粒子和第二模具61間的摩擦阻力並加以維持。
由於第一模具31可在中間粉末壓坯110的成形結束後進行預熱，所以可促進包含中間粉末壓坯110的升溫時間的製造週期時間的縮短。
再有，由於可將第二加壓力P2的值設為與第一加壓力P1的值相等，所以可進一步提高加壓成形中已熔解的潤滑劑向所有方向的流動性。除基礎金屬粒子間在 粒子和第二模具61之間的摩擦阻力也可大幅降低並維持。而且，容易進行加壓成形步驟的實施及其操作，既可以間接有助於進一步降低粉末壓坯的製造成本，並且在實現裝置時也可以例如以一台衝壓機械為基礎簡化構造。
再有，即便是將基礎金屬粉末從磁心用玻璃材質絕緣塗層包覆鐵粉末換成磁心用鐵基非晶粉末、磁心用Fe-Si合金粉末中任意一種，且其他條件不變，也可高效且穩定地製造出具有與基礎金屬粉末種類對應的磁特性的磁心靈組件。
綜上所述，依靠現有裝置(例如壓縮機械)的能力(圖5的橫軸指數100)將密度升高到相當於縱軸指數100以上是不可能，反之，採用本發明可以用同一裝置升高到相當於縱軸指數102的密度。這一事實在該技術領域中被讚譽為具有劃時代的意義。
進而，由於高密度化裝置1由混合粉末供給機10、混合粉末轉移裝置(下衝頭37)、第一加壓成形機30、加熱升溫機40、中間粉末壓坯轉移裝置(推出桿50)、第二加壓成形機60以及製品排出裝置70構成，所以可確實且穩定地實施上述的高密度化方法，可以低成本實現。操作簡單。
由於設置有傳送第一模具31的第一模具傳送裝置81、加熱前粉末壓坯傳送裝置82和加熱後粉末壓坯傳送裝置83且設置有傳送第二模具61的第二模具傳送裝置91、完成粉末壓坯傳送裝置92和第二模具返回傳送裝 置93，所以可實現裝置的簡單化且可迅速且順利地傳送粉末壓坯。
進而再有，由於將混合粉末填充位置Z11、加熱升溫位置Z12及傳遞過渡位置Z13隔離配置在以第一軸線Z1為中心的第一圓軌跡R1上，且將接收過渡位置Z21、完成粉末壓坯成形位置Z22及製品排出位置Z23隔離配置在以第二軸線Z2為中心的第二圓軌跡R2上，並使用以第一軸線Z1為中心旋轉的第一旋轉台80建構各傳送裝置81、82、83，且使用以第二軸線Z2為中心旋轉的第二旋轉台90建構各傳送裝置91、92、93，所以可進一步簡化裝置。既可促成製造線的進一步簡化，又可使操作變得更容易。與習知的直線傳送方向比較，可實現整體迅速傳送及小型輕量化。
(第二實施形態)
該實施形態如圖7、圖8所示。基本的構成暨功能設置與第一實施形態時(圖1~圖6E)相同，但構成第二加壓成形機60的第二模具61(模具62)設置有第二預熱裝置64。進而，構成第一加壓成形機30的第一模具31(模具32)設置有第一預熱裝置34。
即設置為可預熱第二模具61並防止已加熱升溫的中間粉末壓坯110的溫度下降。此外可預熱第一模具31並對中間粉末壓坯110實施預先加熱。在該實施形態中，雖然設置有第一預熱裝置34及第二預熱裝置64兩者 ，但也可根據作業溫度環境等設置其中的任意一方。
另外，圖7(圖8)與第一實施形態有關的圖3(圖4)對應。其他(圖1、圖2、圖5、圖6A~圖6E)與第一實施形態的情況相同。
實施時，已升溫的中間粉末壓坯110的溫度在第二模具61內施加第二加壓力P2開始成形的時刻之前，只要不低於超出一定溫度範圍的低溫，即使不預熱第二模具61也可實施本發明的高密度成形。進而，有時無需在升溫加熱步驟前預熱第一模具31進行中間粉末壓坯110的預先升溫。這種情況下，有時也不設置第二模具61及第一模具31預熱的預熱功能。
但是，中間粉末壓坯110的熱容量小時，到達第二模具61的傳送時間或傳送路徑長的情況，根據混合粉末100的組成或中間粉末壓坯110的形態等，已升溫的中間粉末壓坯110在開始成形完成粉末壓坯120的時刻之前溫度有可能降低。這樣情況下，預熱第二模具61可獲得較佳的成形效果。
圖8中，在第二模具61(模具62)上，設置有可改變設定溫度的第二預熱裝置(加熱器)64。在該第二預熱裝置64接收(裝入)中間粉末壓坯110之前，將第二預熱裝置64加熱(預熱)到潤滑劑粉末(硬脂酸鋅)的相當於熔點的溫度(例如120℃)。可接收已升溫的中間粉末壓坯110而無需冷卻。由此，可防止之前熔解(液化)的潤滑劑再次固化並確保潤滑作用。
該預熱步驟在第一實施形態的完成粉末壓坯成型步驟(PR6)之前實施。該預熱可在完成粉末壓坯120加壓成形結束之前加熱形成。如此，可進一步提高在加壓成形中已熔解的潤滑劑向所有方向的流動性，所以除基礎金屬粒子間也可大幅減輕並維持粒子與第二模具61(模具62)之間的摩擦阻力。
再有，混合粉末100的組成和中間粉末壓坯110的形態不同時、中間粉末壓坯110的熱容量大時、未設置大型加熱升溫機時或作業環境溫度低時，會有在中間粉末壓坯110的加熱升溫上花費很長時間之虞。此時，以對第一模具31進行預熱為佳。因此，在該實施形態中預熱第一模具31。
因此，第一模具31(模具32)內置有可改變設定溫度的第一預熱裝置(加熱器)34，設置為在圖7(A)[與圖3(A)對應]所示的狀態下通過導通加熱器可預熱第一模具31。即可用作構成加熱升溫機40的一部分。通過先行預熱可減少加熱升溫機40的加熱時間，還能縮短生產週期。即由於如圖7(D)、(E)所示可通過兩個加熱器47、34從外圍面及下面加熱，所以可使整個中間粉末壓坯110溫度均勻且迅速地升溫。
該預熱步驟在第一實施形態的中間粉末壓坯成形步驟(PR3)結束後執行。在該實施形態中，設置為可在傳遞到加熱升溫機40之前加熱進行預熱。
另外，第一預熱裝置34及第二預熱裝置64 在該實施形態中設置為電熱加熱方式(電加熱器)，但也可通過使用熱油或熱水循環預熱的循環方式的加熱裝置等來實施。
如上述，採用該實施形態，可實現與第一實施形態時相同的作用效果，此外由於還可設置提前預熱第二模具61，所以可進一步提高在以第二加壓力P2進行加壓成形中熔解潤滑劑的全方向流動性，因此除基礎金屬粒子間也可大幅減輕並維持粒子與第二模具61之間的摩擦阻力。
再有，由於可預熱第一模具31，所以預先選擇執行預熱時，即可降低加熱升溫機40的負載且可迅速升溫中間粉末壓坯110。可縮短生產週期。
10‧‧‧混合粉末供給機
20‧‧‧容器裝置
21‧‧‧中空圓筒形本體
22‧‧‧擋栓
23‧‧‧容器
24‧‧‧容器腔體
25‧‧‧擋栓
26‧‧‧彈簧
30‧‧‧第一加壓成形機
31‧‧‧第一模具
32‧‧‧模具
33‧‧‧腔體
36‧‧‧上衝頭
37‧‧‧下衝頭(混合粉末轉移裝置)
40‧‧‧加熱升溫機
41‧‧‧中空圓筒形本體
42‧‧‧擋栓
43‧‧‧升降桿
44‧‧‧收納部
45‧‧‧擋栓
47‧‧‧加熱器
48‧‧‧彈簧
50‧‧‧推出桿(中間粉末壓坯轉移裝置)
55‧‧‧傳遞過渡台
61‧‧‧第二模具
62‧‧‧模具
63‧‧‧腔體
80(83)‧‧‧第一旋轉台(第一模具傳送裝置、加熱前粉 末壓坯傳送裝置、加熱後粉末壓坯傳送裝置)，第二 旋轉台(第二模具傳送裝置、完成粉末壓坯傳送裝置 、第二模具返回傳送裝置)
90‧‧‧混合粉末
110‧‧‧中間粉末壓坯(混合粉末中間壓縮體)
Z11‧‧‧混合粉末填充位置(中間粉末壓坯成形位置)
Z12‧‧‧加熱升溫位置
Z13(Z21)‧‧‧傳遞過渡位置

Claims (10)

  1. 一種混合粉末的高密度成形方法，其特徵為：將混合粉末填充到容器腔體內，上述混合粉末是基礎金屬粉末和低熔點潤滑劑粉末的混合物；將容器腔體內的混合粉末轉移到與該容器對應定位的第一模具的腔體內，對第一模具的腔體內的混合粉末施加第一加壓力成形混合粉末中間壓縮體；加熱成形後的第一模具及混合粉末中間壓縮體，將混合粉末中間壓縮體升溫到相當於該熔點的溫度；將升溫後的混合粉末中間壓縮體連同第一模具與第二模具對應定位，將第一模具的腔體內的混合粉末中間壓縮體轉移到與該第一模具對應定位的第二模具的腔體內；對第二模具的腔體內的混合粉末中間壓縮體施加第二加壓力成形高密度的混合粉末完成壓縮體。
  2. 如申請專利範圍第1項記載的混合粉末的高密度成形方法，其中，上述潤滑劑粉末的熔點設為低熔點，熔點溫度在90℃~190℃的範圍內。
  3. 如申請專利範圍第1或2項記載的混合粉末的高密度成形方法，其中，上述第二模具在接收混合粉末中間壓縮體以前被預熱。
  4. 如申請專利範圍第1或2項記載的混合粉末的高密度成形方法，其中，在混合粉末中間壓縮體的成形結束 後預熱上述第一模具。
  5. 如申請專利範圍第1或2項記載的混合粉末的高密度成形方法，其中，上述第二加壓力選擇為與上述第一加壓力等值。
  6. 一種混合粉末的高密度成形裝置，具備：混合粉末供給機，可向定位於混合粉末填充位置的容器腔體內填充混合粉末，上述混合粉末是基礎金屬粉末和低熔點的潤滑劑粉末的混合物；混合粉末轉移裝置，將容器腔體內的混合粉末轉移到與容器對應定位的第一模具腔體內；第一加壓成形機，從第一衝頭向第一模具的腔體內的混合粉末施加第一加壓力成形混合粉末中間壓縮體；加熱升溫機，加熱定位在加熱升溫位置的第一模具及混合粉末中間壓縮體，將混合粉末中間壓縮體的溫度升溫到相當於熔點的溫度；中間粉末壓坯轉移裝置，將第一模具的腔體內的混合粉末中間壓縮體傳遞轉移到定位在傳遞過渡位置的第二模具內；第二加壓成形機，從第二衝頭對已定位在完成壓縮體成形位置的第二模具的腔體內的混合粉末中間壓縮體施加第二加壓力成形高密度的混合粉末完成壓縮體；以及製品排出裝置，設置為在製品排出位置可排出第二模具的腔體內的混合粉末完成壓縮體。
  7. 如申請專利範圍第6項記載的混合粉末的高密度 成形裝置，其中，設置有：第一模具轉移裝置，設置為轉移上述第一模具並可與已定位在混合粉末填充位置的容器對應定位；加熱前粉末壓坯轉移裝置，設置為將上述第一模具從中間粉末壓坯成形位置轉移並可與加熱升溫位置對應定位；加熱後粉末壓坯轉移裝置，設置為從加熱升溫位置轉移收納有混合粉末中間壓縮體的上述第一模具並可與傳遞過渡位置對應定位；第二模具轉移裝置，設置為從傳遞過渡位置轉移收納有混合粉末中間壓縮體的上述第二模具並可與完成粉末壓坯成形位置對應定位；完成粉末壓坯轉移裝置，設置為從完成粉末壓坯成形位置轉移收納有混合粉末完成壓縮體的上述第二模具並可與製品排出位置對應定位；以及第二模具返回轉移裝置，設置為從製品排出位置轉移收納有混合粉末完成壓縮體的上述第二模具並可與接收過渡位置對應定位。
  8. 如申請專利範圍第7項記載的混合粉末的高密度成形裝置，其中，將上述混合粉末填充位置、加熱升溫位置及傳遞過渡位置隔離配置在以第一軸線為中心的第一圓軌跡上且將上述傳遞過渡位置、完成粉末壓坯成形位置及製品排出位置隔離配置在以第二軸線為中心的第二圓軌跡上； 上述第一模具轉移裝置、加熱前粉末壓坯轉移裝置及加熱後粉末壓坯轉移裝置使用以第一軸線為中心可旋轉的第一旋轉台所建構；上述第二模具轉移裝置、完成粉末壓坯轉移裝置及第二模具返回轉移裝置使用以第二軸線為中心可旋轉的第二旋轉台所建構。
  9. 如申請專利範圍第6或7項記載的混合粉末的高密度成形裝置，其中，還具有預熱上述第一模具的第一預熱裝置。
  10. 如申請專利範圍第6或7項記載的混合粉末的高密度成形裝置，其中，還具有預熱上述第二模具的第二預熱裝置。
TW102114238A 2012-04-23 2013-04-22 混合粉末之高密度成形方法及高密度成形裝置 TW201408404A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012098060 2012-04-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201408404A true TW201408404A (zh) 2014-03-01

Family

ID=49466532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102114238A TW201408404A (zh) 2012-04-23 2013-04-22 混合粉末之高密度成形方法及高密度成形裝置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20150132175A1 (zh)
EP (1) EP2842666A4 (zh)
JP (1) JP5881822B2 (zh)
KR (1) KR20150011810A (zh)
CN (2) CN103418791A (zh)
TW (1) TW201408404A (zh)
WO (1) WO2013161746A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5881822B2 (ja) * 2012-04-23 2016-03-09 アイダエンジニアリング株式会社 混合粉末の高密度成形方法および高密度成形装置
CN106079550A (zh) * 2016-06-21 2016-11-09 孔庆虹 一种粉末定量加料方法及装置
BE1024526B1 (fr) * 2016-08-31 2018-04-03 Safran Aero Boosters S.A. Procede de realisation d'un joint abradable de turbomachine
CN107650418B (zh) * 2017-09-18 2023-07-07 南京东部精密机械有限公司 数控机电液混合驱动伺服粉末成形机阀控上冲功能集合系统
EP3866180B1 (en) * 2018-10-09 2024-11-06 IHI Corporation Method for manufacturing sm-fe-n magnet
CN110788336A (zh) * 2019-12-02 2020-02-14 北京天宜上佳高新材料股份有限公司 一种摩擦块生产装置及摩擦块生产方法
CN111332502B (zh) * 2020-03-12 2023-10-31 苏州纳飞卫星动力科技有限公司 一种及时填料加热固体碘颗粒提升装填密度的装置
NL2025183B1 (en) * 2020-03-20 2021-10-20 Pianima B V A method for processing scrap metal
JP2022112155A (ja) * 2021-01-21 2022-08-02 トヨタ自動車株式会社 粉末成形用金型装置
EP4079427A1 (de) * 2021-04-22 2022-10-26 GKN Sinter Metals Engineering GmbH Verfahren zur bestimmung eines parameters eines werkstoffes und presswerkzeug zur herstellung eines grünlings
CN114472891B (zh) * 2022-01-10 2023-11-24 江苏精研科技股份有限公司 一种高精密小模数齿轮高效成形方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54155912A (en) * 1978-05-30 1979-12-08 Showa Denko Kk Forming method for metal green compact
JPH01219101A (ja) 1988-02-25 1989-09-01 Kobe Steel Ltd 粉末冶金用鉄粉およびその製造方法
IT1224294B (it) 1988-10-28 1990-10-04 Nuova Merisinter Spa Procedimento per la compattazione di polveri in preparazione ad operazioni di sinterizzazione
US5080712B1 (en) 1990-05-16 1996-10-29 Hoeganaes Corp Optimized double press-double sinter powder metallurgy method
JP3873357B2 (ja) * 1997-03-18 2007-01-24 セイコーエプソン株式会社 圧縮成形装置および圧縮成形方法
JP3871781B2 (ja) * 1997-10-14 2007-01-24 株式会社日立製作所 金属質粉成形素材及びその製造方法
JP3957868B2 (ja) * 1998-03-17 2007-08-15 日立粉末冶金株式会社 圧粉体の成形方法
JP2000087104A (ja) * 1998-09-04 2000-03-28 Hitachi Powdered Metals Co Ltd 圧粉体の成形方法
JP2001181701A (ja) 1999-12-22 2001-07-03 Kawasaki Steel Corp 高強度高密度鉄基焼結体の製造方法
JP2001252793A (ja) * 2000-03-09 2001-09-18 Hitachi Powdered Metals Co Ltd 圧粉体の成形方法
JP2002343657A (ja) 2001-05-18 2002-11-29 Kawasaki Steel Corp 圧粉磁芯の製造方法および圧粉磁芯
DE10203285C1 (de) * 2002-01-29 2003-08-07 Gkn Sinter Metals Gmbh Sinterfähige Pulvermischung zur Herstellung gesinterter Bauteile
JP2008211007A (ja) * 2007-02-27 2008-09-11 Tdk Corp 磁場成形装置
JP2009280908A (ja) 2008-04-22 2009-12-03 Jfe Steel Corp 粉末冶金用鉄基混合粉末の成形方法
JP5169605B2 (ja) 2008-08-07 2013-03-27 Ｊｆｅスチール株式会社 粉末冶金用粉末混合物および成形体の製造方法
JP2010251696A (ja) * 2009-03-25 2010-11-04 Tdk Corp 軟磁性圧粉磁芯および軟磁性圧粉磁芯の製造方法
JP5539159B2 (ja) * 2010-11-04 2014-07-02 アイダエンジニアリング株式会社 混合粉末の高密度成形方法および高密度成形装置。
WO2012077750A1 (ja) * 2010-12-08 2012-06-14 アイダエンジニアリング株式会社 高強度焼結成形体の製造方法およびその製造装置
JP5881822B2 (ja) * 2012-04-23 2016-03-09 アイダエンジニアリング株式会社 混合粉末の高密度成形方法および高密度成形装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5881822B2 (ja) 2016-03-09
WO2013161746A1 (ja) 2013-10-31
US20150132175A1 (en) 2015-05-14
EP2842666A4 (en) 2016-01-13
EP2842666A1 (en) 2015-03-04
CN203253924U (zh) 2013-10-30
KR20150011810A (ko) 2015-02-02
CN103418791A (zh) 2013-12-04
JPWO2013161746A1 (ja) 2015-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201408404A (zh) 混合粉末之高密度成形方法及高密度成形裝置
JP5539159B2 (ja) 混合粉末の高密度成形方法および高密度成形装置。
JP5881817B2 (ja) 混合粉末の高密度成形方法および高密度成形装置
TW201410362A (zh) 混合粉末之高密度成形方法、高密度成形裝置及高密度三層構造壓粉體
KR101532920B1 (ko) 고강도 소결성형체의 제조방법 및 그 제조장치
JP5881820B2 (ja) 混合粉末の高密度成形方法および高密度成形装置
JP5881816B2 (ja) 混合粉末の高密度成形方法および高密度成形装置
JP5881821B2 (ja) 混合粉末の高密度成形方法および高密度成形装置