粉末のプレス成形機は、上下のパンチやダイプレートといった金型と、金型をプレス機に固定するダイセットなどで構成されています。
粉末成形機の構造と各部の働きをご紹介します。
粉末成形で使用される3種類の金型と、それぞれの働きをご紹介します。金型の形状はさまざまですが、特注することも可能です。特注に対応するメーカーも、併せてご紹介しています。
押さえておくべき粉末プレス成形のメリットとデメリットをご紹介します。多くのメリットがある粉末プレス成形ですが、デメリットもあります。それらをきちんと理解して、製品に最も合った加工法を選択しましょう。
粉末プレス成形で使用されている材料をご紹介します。粉末プレス成形では、金属やセラミックスが多く使用されるほか、医薬品や食品の加工にも用いられています。
粉末プレス成形における焼結は、金属やセラミックの粉末を高圧で成形したグリーン体に対して加熱処理を施し、粒子間の結合を促す工程です。焼結によって空隙が減少し、材料の密度と機械的強度が向上します。工程は粉末調整・混合から始まり、成形、脱脂、焼結、仕上げへと進みます。各段階で厳密な条件管理が製品品質を支えているのです。
CIPとは「Cold Isostatic
Pressing(冷間等方圧加工法)」の略で、加工方法のひとつ。粉末材料を変形抵抗の少ない成形モールドの中に密封し液体を加えることで、密度が均一の製品を得ることができます。
ホットプレスとは、対象製品に圧力と熱をかけて接合・焼結・成形などを行う装置のこと。材料を金型に入れて圧力と熱の両方を加え、圧力で粉末を圧縮し熱で焼結を促進。この同時作用により、高密度化と形状維持を可能とします。
振動プレス機は、振動を活用して粉末を均一に動かし、低い圧力でも高密度な成形を実現する粉体成形機です。成形品の密度や均一性の向上に効果的であり、従来のプレス機に比べて圧力を抑えながら高品質な成形が可能です。粉体成形に課題を感じている方は、ぜひ活用を検討してみてください。
磁場プレス機は、磁石粉末に磁場をかけながら高圧で成形する装置で、磁力の向きを一定に揃えた異方性磁石の製造に不可欠です。フェライト磁石や希土類磁石などの成形に使用されており、方式ごとに直角磁場プレスや平行磁場プレスなどの種類もあります。
熱間等方圧加圧装置(HIP)は、高温・高圧を同時に加えることで材料の欠陥除去や緻密化を実現する装置です。1955年に米国で開発され、日本では1980年代後半から普及しました。全方向から圧力をかけるため、複雑形状にも対応でき、強度や耐久性の向上が可能です。初期コストは高いものの、後工程の効率化によって長期的なコスト削減が見込めます。
粉末プレス成形では、製品に均一な品質を保つために「面圧」の計算が重要です。面圧とは成形面積あたりの圧力を示し、製品サイズが異なっても一定の条件で加圧するための基準となります。油圧計の数値と混同せず、正しい面圧に基づいた加圧力設定が必要です。
粉末の金属をプレス圧縮成形や金属粉末射出成形などで成形し、高温の炉で焼き固める「焼結」を行い金属部品などを作るのが粉末冶金になります。粉末成形とMIMは粉末冶金の工程の一部であり、前者は金属粉末の成形作業全般、後者は金属粉末射出成形を指します。
金属加工技術にはさまざまな方法があり、それぞれ特徴があります。例えば切削加工は工作機械を用いて樹脂・金属の材料を削り出す加工方法。また粉末治金は、金属粉に圧力をかけて作った成型体に熱を加えて固化させる加工方法です。
スパッタリング用ターゲット材料とは、基板に薄膜を形成する際の原料となる成形体です。その製造、特に粉末焼結法では、粉末を加圧して固める粉末成形機が重要な役割を果たします。成形段階での均一な密度や組織制御を行うため、高温高圧を加えるホットプレス機や、HIP法などの特殊なプレス技術が用いられることがあります。
粉末成形機の選定では、成形品の形状やサイズ・生産量・粉末原料の流動性によって最適となる駆動方式が分かれます。粉末成形機の主な駆動方式である油圧プレス方式、機械式、サーボ電動式、ハイブリッド式の4つについて、特徴と具体的な選び方の基準を詳しく解説しています。
粉体の圧縮成形時に発生する成形不良「打錠障害」の具体的な症状と原因について解説しています。成形品の上下部分が剥離する「キャッピング」は、粉末の過度な乾燥や結合剤・圧力の不足、金型の不具合などによって引き起こされます。一方、表面が金型に付着する「スティッキング」は、水分や結合剤の過剰、金型の荒れや傷などが主な原因となります。
粉体成形において成形品質を左右する流動性の基礎知識と評価方法を解説。圧縮度・安息角・スパチュラ角・Carrの流動性指数といった指標の特徴や、荷重下での評価に関する注意点を紹介しています。
粉末状の原料を扱いやすい顆粒状に加工する造粒技術。中でも「湿式造粒」と「乾式造粒」は広く用いられています。それぞれの工程の特徴や、それぞれどのような医薬品が向いているのか、その違いについて見ていきましょう。
粉末プレス機の耐用年数と、それに伴う減価償却に関する情報について解説しています。粉末プレス機は高額であるため、減価償却による節税は重要です。また、長く使い続けるための部品管理や、日々のメンテナンス方法なども見ていきましょう。
金属やセラミックスの粉末をプレス成形する際、成形体に生じる「密度のムラ」が焼結後の変形やクラックの原因になります。この密度差は、加圧の方向、つまり「一軸成形(片押し)」か「両軸成形(両押し)」かによって大きく変わります。片押し・両押しの成形方法の違いや選び方について解説しています。
給粉・プレス・取り出し・搬送の各工程を段階的に自動化することで、粉末成形の省人化を実現できます。どの工程から着手するかを起点に、自動給粉フィーダーの選び方や高速連続プレスの条件、振動×両軸プレスの活用法など、量産ライン構築に役立つ情報をまとめています。
圧粉体の密度は焼結後の強度や磁気特性を決める重要指標です。金型との摩擦、粉体の流動性、一軸加圧特有の上下差など、密度ムラの原因は複数にわたります。粉末冶金の現場で密度を高精度にコントロールするためのポイントを見ていきましょう。