浮動式型における金属粉末の動的圧縮成形に関する研究

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金属粉末の圧縮成形法は準静的及び動的方法に大別でき、準静的方法は古く、研究報告も多い。しかし成形中の圧力や変位の測定が極めて困難であるために、両成形過程の力学的挙動が明らかとなっていない。最近になって、動的圧縮成形に関する研究が盛んとなり応物の分野、粉末冶金、塑性加工等で巾広く行われるようになった。この様な浮動式型によって行う動的成形法は、理論的にも実験的にも極めて複雑であるが、壁面摩擦の影響が軽減でき成形高率がよく経済的にも有利であり、その研究に着手し推進してきた。また昭和63年度科学研究費補助金のもとで行うことができ、「浮動式型における金属粉末の動的圧縮成形に関する研究」は従来の型内で粉末媒質を支えているプラグと型壁が弾性基礎上に置いた状態とは違い、プラグが長く成形時に型は自動的に浮いた状態に保たれ被翔体であるパンチが発射装置から発射され、レール中を垂直に落下し、型の中に詰込まれた銅粉末媒質端面に直接衝突して成形を行う。成形過程の理論解析は壁面摩擦を考慮した場合を一次元で行い、またプラグとパンチの弾性の影響も考慮した。成形条件では無次元パラメータS^*={(A/d)1lo}^<-1>、M^*=M/m及びM^*plを与え、型はその寸法係数S=(A/d)^<-1>からその値を2と決定し、さらに成形過程の高速度写真撮影が容易になるように横断面が20mm×20mmの正方形を選択した。ここでdは型の周囲長さl_oは粉末初期長さAは型の断面積、Mはパンチ質量、mは粉末質量である。特に本研究では型の中で粉末を支えているプラグの歪測定を行い、その圧力-時間関係を求め、また高速度カメラによって撮影された成形過程の写真の解析によってパンチ、粉末媒質中を伝ぱする衝撃波頭及び粉末粒子の移動経路を求め、成形条件内で従来の方法での理論解析結果及び実験結果の比較のもとに成形特性を検討した。その結果浮動式型では壁面摩擦の影響が軽減でき成形特性が優れていることが確かめられた。