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焼結

 

 

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焼結とは

 

焼結(しょうけつ)とは、金属の粉末を固めて、金属が溶ける温度より低い温度で焼き固めて「成形部品」をつくる技術のことであり、このような工法を粉末冶金法(ふんまつやきんほう)といいます。

 

そして、焼き固めてつくった成形部品を「焼結金属」または「焼結品」と呼びます。

 

焼結の工程

 

焼結品は以下の工程で製造されます。

 

1.原料

 

焼結品の主原料となる金属粉末の種類には、
鉄、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、タングステン、モリブデンなどがあります。
粉末にできる原料であれば、ほとんどの原料が適用できます。

 

 

2.混合

 

鉄にニッケルやモリブデンなどを加えることでさまざまな特性の成形品をつくることが可能です。これらの金属粉は混合機を使って混ぜあわせます。

 

 

3.圧縮成形

 

金型に金属粉を充填して、圧縮成形を行います。上下方向から高い圧力で圧縮することで、密度が上がり強度が増すことになります。焼結による成形は複雑な形状を得意としますが、金型構造による制約を受けることになります。

 

 

4.焼結

 

圧縮された成形品は「もろい」状態です。ちょうどクッキーのように手で簡単に割ることができます。これに熱を加えて焼結品にすることで強い機械特性を得ることができます。

 

焼結は「焼いて結合する」ことを意味しており、焼結炉内で金属が溶ける温度より低い温度(800から1300℃)で時間をかけて焼き固めていきます。焼結炉内はガスで満たされており、成形品の酸化を防いでいます。焼かれた成形品の粉末粒子は溶融結合して強くなります。

 

 

5.サイジング

 

金型に焼結品を再度セットして圧力を加え焼結品の寸法精度を向上させます。

 

7.後処理

 

精度や強度をさらに向上させる場合は、必要に応じて機械加工や熱処理を施します。
尚、焼結は精度の高い金型を用いて製造するため寸法精度が高く、成形後の機械加工が少なくなるといったメリットがあります。

 

 

焼結は精度の高い部品を大量生産できることから、自動車部品をはじめとして、各種機械要素(軸受、歯車)などの製造に利用されています。
なお、機械的強度は、金属を溶かして製造する成形法と比較して劣るといった特徴があります。

 

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