一軸の粉末成形（冶金）で発生するクラック

質問

粒径5～20μｍ位のブロンズ粉を30mmφ×10mmの円柱に粉末成形したいのですが、脱型すると水平方向にクラックが入ってしまいます。
プレスは方押しの油圧プレスで条件は、
温度：常温（熱プレスなので400℃位までＯＫ）
成形圧：1～3ｔ/cm2×5minでいくつか振ってみました。
潤滑剤：文献ではステアリン酸塩が一般的と書いてありましたが、無いのでグリスを0.5～1%混ぜ、アセトンを加えて混合後、アセトンを蒸発させ成形粉としました。

成形粉の流動性が悪いのかもしれませんが、当方全くの素人でよくわかりません。何卒ご教授お願い致します。

回答No.2

noname#230359

ダイから押し出し時に上ラムで加圧をかけてますか？
粉末冶金ではスプリングバックという名前で呼ばれている径方向の膨張が圧抜き時に起こります。それを抑制するため、押し出し時もある程度の圧力をかけてます。
それを行ってないと抜き出しと同時にスプリングバックが起き、ダイから抜けている部分と抜けていない部分でせん断が働きクラックになります。
下の端面が欠けるのも同様な理由と思われます。

潤滑剤は、焼結時に悪影響を与えないなら何でもいいと思います。別段、粉末内に入れる必要もありません。金型との焼きつき防止が目的ですので、毎回金型に適量噴霧するのもアリです。
下手に、混ぜるとそこから亀裂や巣を発生させてしまったりします。

成形圧は密度次第ですが成形時間は長いですね。
このサイズなら1サイクル30秒もいらないとおもいます。実質加圧は・・・10～20秒くらいでも全然問題ないと思いますよ。

回答No.1

noname#230359

典型的なエアートラップです。油圧プレスで５分という条件ならば発生はしないようにも思いますが現象はエアートラップです。
潤滑をグリースを使った経験はありません、粉末には混合せずにアセトンで溶かしてダイスの内面に塗布すればいかがなものでしょうか。
エアートラップの対策としてパンチを２重構造としたり致しましたがテストピースをドーナツ形状にしたら問題は簡単に解決しました。

お礼

ご助言ありがとうございます。

ドーナツ形状にはできないので、ガス抜き操作を何回か行ってみます。
ついでに質問で申し訳ないのですが、脱型時にエッジが少し欠けてしまいます。なにか結合剤を使用したほうが良いのでしょうか？