超音波複合振動による粉体の圧縮成形に関する研究

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金属やセラミックの粉体を圧縮成形、焼結する粉末冶金法で精密な焼結体を得るには均質で大密度な圧縮成形体を得ることが特に必要である。1.超音波振動圧縮成形装置の構成 超音波振動子を多数集積した強力な振動源を用いた各種成形用振動Punchおよび振動Dieを同時に駆動可能な成形静圧力が250MPa程度でも良好に作動する装置を設計試作した。(1)成形用Punchは (a)同一振動周波数の20kHzの上部および下部縦振動Punch、および(b)異なる振動周波数の27kHzおよび20kHzの上下縦振動Punchを用いた。(2)成形用Dieとして(a)20kHzの縦振動Die、(b)27kHzの径方向振動Die、および(c)径方向振動および縦振動が結合した27kHzの複合振動Dieを用いた。各振動系は、それぞれ6本または8本のボルト締めランジュバン形PZT振動子を用いており、1kWまたは3kWの電力増幅器により各振動系を独立に、単独または同時に駆動した。2.成形結果(1)成形体密度について 成形体密度は、振動無しの場合に比して、振動印加により増加し、特に上下振動Punchおよび各種振動Dieを同時に駆動することにより、成形体密度の増分は最大になり、350メッシュの銅粉試料では、成形静圧力100MPaでは最大約26%、200MPaでは約20%の成形体密度の増分が得られており、顕著な振動印加効果が得られている。(2)Die壁面と粉体間の摩擦力および(3)成形体のDieからの取り出し力が振動により減少し、特に上下振動Punchの振動位相が同相の場合に著しく減少し、ほゞ0になる顕著な効果がある。また(4)成形体の均一性も、振動の印加により向上する。