金型設計における多条ねじ機構の役割とは？複合荷重圧縮効率の向上

多条ねじ機構は運動エネルギー変換器として機能します。プレス機の標準的な垂直軸運動を、金型パンチの精密な回転運動に直接変換します。この機構は、鉄粉表面に回転せん断力を加えながら同時に軸圧を加える同期二重力環境を作り出し、複合荷重圧縮を実現します。

この機構の核心的な価値は、深いせん断流を生み出す能力にあります。下方圧力と回転を組み合わせることで、標準的な垂直圧縮では達成できない、非常に薄い、またはアスペクト比の高い複雑な形状の高密度成形を可能にします。

複合荷重のメカニズム

多条ねじの基本的な役割は、プレスストロークの物理特性を変更することです。18度のリード角などの特定の形状を利用して、機構はパンチとプレススライドを機械的に連結します。

プレスが垂直に移動すると、ねじはパンチを回転させます。これにより、回転速度が軸圧縮速度と完全に同期することが保証されます。

標準的な圧縮は、トップダウン圧力のみに依存しており、しばしば不均一な密度をもたらします。ねじによって導入された回転は、鉄粉に接線方向に作用するせん断力を生成します。

このせん断作用は、粒子間の摩擦を破壊します。粉末を垂直方向だけでなく横方向にも移動させ、深いせん断流として知られる現象を引き起こします。

粉末冶金の主な課題の1つは、高圧を加える前に粉末が均一に分散されていることを確認することです。同期された回転アクションは、積極的な粉末の均しを提供します。

これにより、部品内の密度勾配が減少します。材料構造が、部品の中心から端まで均一であることを保証します。

せん断力がない場合、薄い、または背の高い部品（高アスペクト比）は、ひび割れや低密度領域が発生しやすくなります。多条ねじ機構は、この制限を克服します。

圧縮中の粉末の流体のような動きを促進することにより、メーカーは高い構造的完全性と密度を維持する非常に薄い部品を製造することができます。

ねじが動きを提供しますが、システムは、力の印加を微調整するために、ねじとプレススライドの間に配置されたばね要素に依存しています。

これらのばねは追加の軸予圧を生成します。さらに重要なのは、線形下降運動と回転ツイストの特定の比率を調整できることです。

これらのばね要素の適切な校正は、プロセス効率にとって不可欠です。ばね剛性を調整することにより、鉄粉予形に印加される機械的力ベクトルを正確に管理できます。

最適化されると、圧縮サイクルの間にエネルギーが無駄になるのを最小限に抑え、プレス力の有効利用率を90％から95％以上の範囲に増加させます。

多条ねじ機構を効果的に活用するには、ハードウェア設定を特定のコンポーネント要件に合わせる必要があります。

主な焦点が幾何学的複雑性の場合：薄い、または高アスペクト比のフィーチャーに必要なせん断流が十分であることを確認するために、ねじのリード角の同期を優先してください。
主な焦点がプロセス効率の場合：ばね要素の剛性を調整して、力利用率を95％のしきい値に最大化することに焦点を当ててください。

最終的に、多条ねじは金型を単純な破砕ツールから、複雑で高密度の粒子再配置が可能な精密機器に変えます。

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Sergey N. Grigoriev, Sergey V. Fedorov. A Cold-Pressing Method Combining Axial and Shear Flow of Powder Compaction to Produce High-Density Iron Parts. DOI: 10.3390/technologies7040070

この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .