ダイ壁潤滑技術が推奨されるのは、粉末混合物の材料組成を損なうことなく、摩擦抵抗と離型力を大幅に最小限に抑えることができるからです。この方法は、潤滑剤を粉末に混合するのではなく、金型キャビティの壁に直接塗布することで、焼結中の潤滑剤分解に通常伴う内部空隙や不純物の形成を防ぎます。
標準的な粉末冶金では、プレス工程を容易にするために材料密度が犠牲にされることがよくあります。ダイ壁潤滑は、原料ではなく工具インターフェースを処理することでこの対立を解決し、高純度と優れた機械的性能を保証します。
材料の一体性を最大化する
内部汚染物質の除去
従来の工程では、プレスを容易にするために潤滑剤が粉末に混合されます。しかし、これらの添加剤は焼結段階で燃焼する必要があります。
この分解プロセスにより、しばしば不純物が残ったり、材料構造内に空隙が生じたりします。潤滑剤を混合物から除去することで、ダイ壁技術は最終部品の高い純度と構造密度を維持することを保証します。
機械的性能の向上
粉末混合物には非金属添加剤が含まれていないため、金属粒子は焼結中に効果的に結合できます。
これにより、混合潤滑剤でプレスされた部品と比較して、機械的特性が向上した最終部品が得られます。分解副生成物の不在は、材料が理論上の最大ポテンシャルに近い性能を発揮することを意味します。
プレス工程の最適化
摩擦抵抗の低減
粉末とダイ壁間の摩擦は、圧縮中の主要な抵抗力です。
金型キャビティに潤滑剤を塗布すると、この抵抗が大幅に低減されます。この低減により、プレス圧力が粉末コラムにより効率的に伝達されます。
離型力の低減
高い摩擦は、「グリーン」（未焼結）コンパクトをダイから離型するために高い力が必要となり、部品や工具を損傷する可能性があります。
ダイ壁潤滑は、必要な離型力を低減します。これにより、グリーンコンパクトの一体性が保護され、工具の寿命が延びる可能性があります。
密度問題への対処
密度勾配との戦い
ダイ壁での摩擦損失は、通常、圧縮部品内の不均一な密度分布を引き起こします。
フローティングダイのような機械的な解決策は、パンチとダイバレル間の相対的な変位を許容することでこれらの損失を補うのに役立ちますが、発生源での摩擦を低減することが重要です。
均一性の向上
高い摩擦は、焼結中の変形につながる密度勾配を生み出します。
壁インターフェースを効果的に潤滑することで、部品全体の密度がより均一になります。この安定性により、部品が加熱されたときの反りや歪みのリスクが低減されます。
トレードオフの理解
混合潤滑剤の落とし穴
粉末冶金における主なトレードオフは、歴史的に加工性と密度の間でした。
混合物に潤滑剤を追加するとプレスは容易になりますが、潤滑剤がスペースを占めるため、達成可能な密度が低下します。その潤滑剤が燃焼すると、空のスペース（空隙）が残ります。
ダイ壁潤滑は、このトレードオフを完全に回避します。工具に必要な潤滑性を提供しながら、材料の密度を奪ったり欠陥を作成したりしません。
目標に合わせた適切な選択
粉末冶金プロセスを最適化したい場合は、特定の品質目標を検討してください。
- 主な焦点が高純度である場合：内部潤滑剤分解に関連する不純物や残留物を防ぐために、ダイ壁潤滑を選択してください。
- 主な焦点が構造的完全性である場合：この方法を使用して、微小空隙を除去し、最終密度を高めてください。
- 主な焦点が寸法管理である場合：焼結変形につながる密度勾配を低減するために、この技術を実装してください。
潤滑剤を工具表面に隔離することで、製品の品質を犠牲にすることなく、プロセスの効率を確保できます。
概要表：
| 特徴 | 内部混合潤滑剤 | ダイ壁潤滑 |
|---|---|---|
| 材料純度 | 低い（燃焼後の残留物） | 高い（粉末に添加剤なし） |
| 構造密度 | 潤滑剤量によって減少 | 最大化（内部空隙なし） |
| 摩擦制御 | 内部および外部 | 工具インターフェースに集中 |
| 離型力 | 標準 | 大幅に低い |
| 部品品質 | 反り/変形の可能性あり | 高い均一性と安定性 |
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参考文献
- Milad Hojati, Herbert Danninger. Impact Fracture Behaviour of Powder Metallurgy Steels Sintered at Different Temperatures. DOI: 10.1007/s00501-024-01428-w
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 .
