DE10019831A1

DE10019831A1 - Sinterstempel, Pulverpressvorrichtung und Pulverpressverfahren

Info

Publication number: DE10019831A1
Application number: DE10019831A
Authority: DE
Inventors: Seiichi Kohara; Shinji Kidowaki
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 1999-04-20
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2000-11-09
Anticipated expiration: 2020-04-21
Also published as: US6755883B2; US6656417B2; CN1636650A; CN1191902C; CN1273893A; US20020192484A1; US6332932B1; DE10019831C2; US20010031216A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pulverpressvorrichtung, die eine Pressform mit einem Durchgangsloch aufweist, einen oberen Sinterstempel (84) und einen unteren Sinterstempel (68). Mindestens einer der Stempel hat eine Stempel-Pressfläche mit einem Randbereich, der mit einem Vorsprung versehen ist. Der Vorsprung hat ein mit einer Fasenbreite von nicht mehr als 0,5 mm abgerundetes Ende. Die Stempel-Pressfläche hat eine Schräge (74) mit einer Oberflächenrauhigkeit Ra von nicht mehr als 1,0 mm. Ein seltenes Erdmetall-Legierungspulver wird in einen in dem Durchgangsloch der Pressform ausgebildeten Hohlraum gefüllt. Das seltene Erdmetall-Legierungspulver wird in dem Hohlraum durch ein Magnetfeld ausgerichtet und unter Verwendung des oberen und unteren Sinterstempels gepresst. Der obere Sinterstempel und der untere Sinterstempel werden in einem Minimalabstand von nicht weniger als 1,7 mm während des Pressens einander angenähert. Ein daraus erhaltener Presskörper wird zur Herstellung eines Sinterkörpers und eines Schwingspulenmotors verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sinterstempel zum Pressen eines Pulvers, wie beispielsweise eines Legierungspulvers eines seltenen Erdmetalls, in einen Presskörper zum Herstellen eines in einem Schwingspulenmotor verwendeten Magneten, eine Pulverpressvorrichtung und ein Pulverpressverfahren unter Verwendung des obigen Sinterstempels, einen durch dieses Pressverfahren gebildeten Presskörper, einen Sinterkörper und einen Schwingspulenmotor, in dem dieser Sinterkörper verwendet wird.

Mit Bezug auf die Fig. 14 und 15 wird ein herkömmliches Verfahren zum Pressen eines Legierungspulvers aus einem seltenen Erdmetall in einen Presskörper 8 (siehe Fig. 16) beschrieben. Der Presskörper 8 wird gesintert und dann als Magnet für den Schwingspulenmotor verwendet.

Um den Presskörper 8 herzustellen, wird eine Presse 1 für den in Fig. 14 gezeigten Pressvorgang verwendet. Die Presse 1 weist eine Pressform 3 mit einem Durchgangsloch 2, einen unteren Stempel 4, der als erstes in das Durchgangsloch 2 eingesetzt wird, und einen oberen Stempel 5 auf, der in das Durchgangsloch 2 eingesetzt wird. Der untere Stempel 4 ist mit einer oberen Fläche mit einem zentralen Abschnitt versehen, der mit einem im Allgemeinen bogenförmigen Vorsprung 4a und zwei Randabschnitten versehen ist, die jeweils als flanschähnliche Vorsprünge 4b ausgebildet sind. Der obere Stempel 5 hat eine untere Fläche, die mit einer Vertiefung 5a versehen ist. Sowohl der untere Stempel 4 als auch der obere Stempel 5 besteht aus einer Hartmetall-Legierung, wie beispielsweise einem Sinterkarbid, wobei zum Schutz vor einem Abplatzen bzw. einer Rissbildung jedes obere Ende des Vorsprungs 4b an einem Randbereich 5b mit einer Fase von 0,8 mm abgerundet ist.

Beim Pressen wird zunächst der untere Stempel 4 abgesenkt, um einen Hohlraum 6 in dem Durchgangsloch 2 zu bilden, woraufhin der Hohlraum 6 mit einem Legierungspulver 7 eines seltenen Erdmetalls gefüllt wird.

Dann wird das seltene Erdmetall-Legierungspulver 7 in dem Hohlraum 6 zwischen dem unteren Stempel 4 und dem oberen Stempel 5 während einer Orientierung durch ein Magnetfeld gepresst. Der Pressvorgang des seltenen Erdmetall- Legierungspulvers 7 dauert so lange, bis die zwei Randbereiche 5b des oberen Stempels 5 näherungsweise die entsprechenden Vorsprünge 4b des unteren Stempels 4 berühren (bis ein Spalt zwischen den Stempeln beispielsweise nur noch 1 mm beträgt), wie das in Fig. 15 gezeigt ist, um eine Form zu bilden, die der des Endproduktes gleicht.

Im Ergebnis wird ein Presskörper 8 gemäß Fig. 16 erhalten.

Der Presskörper 8 ist derart ausgebildet, dass er einen im Allgemeinen bogenförmigen Abschnitt mit einer durch die Vertiefung 5a des oberen Stempels 5 gebildeten oberen Fläche 8a, eine durch die Vorsprünge 4a des unteren Stempels 4 gebildete untere Fläche 8b, Schrägen, die durch die Vorsprünge 4b des unteren Stempels 4 gebildet werden, und Endflächen 8d aufweist, die durch eine Wand des Durchgangslochs 2 gebildet werden.

Bei dem in Fig. 16 gezeigten Presskörper 8 taucht das Problem auf, dass ein Bereich entlang der Grenzkanten 8e zwischen der oberen Fläche 8a und der Schräge 8c Risse A zeigt.

Ursachen eines Risses A werden nun beschrieben.

Fig. 14 zeigt, wie beim Einfüllen des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers 7 in den Hohlraum 6 Schichten eines Markierungsmaterials B mit einer zu der des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers 7 unterschiedlichen Farbe in vorbestimmten Höhen eingefüllt wurden, und ein Pressvorgang dann vollzogen wurde. Wie das in Fig. 15 gezeigt ist, wurde der Zwischenraum zwischen den Schichten des Markierungsmaterials B zwischen dem Vorsprung 4b des unteren Stempels 4 und dem Randbereich 5b des oberen Stempels 5 in engem Abstand wiedergefunden. Das zeigt, dass das seltene Erdmetall-Legierungspulver 7 eine höhere Dichte zwischen dem Vorsprung 4b des unteren Stempels 4 und dem entsprechenden Randbereich 5b des oberen Stempels 5 als in anderen Bereichen hat. Das liegt nun daran, dass das seltene Erdmetall-Legierungspulver, das nur eine geringfügige Fließeigenschaft zeigt, beim Pressen zwischen einem Ende des Vorsprungs 4b des unteren Stempels 4 und einem Ende des Randbereichs 5b des oberen Stempels 5 übereinander geschichtet war, so dass eine Bewegung nicht mehr stattfinden konnte und es mit einer derart hohen Dichte an den Randbereich 8e gepreßt wurde. So nimmt der auf die Presskörper 8 aufgebrachte Druck beim Herausnehmen des Presskörpers 8 aus dem Durchgangsloch 2 der Pressform ab, was einem höher komprimierten Abschnitt, wie beispielsweise dem Grenzbereich 8e ermöglicht, sich weitaus bedeutender auszudehnen, was oft zu Rissen oder Brüchen führt. Ein ähnliches Problem tritt bei einem Sinterverfahren auf.

Wenn das seltene Erdmetall-Legierungspulver 7 in einem starken Magnetfeld gepreßt wird, das nicht kleiner ist als 0,5 MA/m und in einer gemäß dem Pfeil C aufgezeigten Richtung orientiert ist (Längsrichtung des Vorsprungs 4b), siehe Fig. 16, stoßen sich die Körner des magnetisierten seltenen Erdmetall-Legierungspulvers 7 gegenseitig ab, was zu einer höheren Pulverdichte in einem Bereich führt, der der Begrenzungslinie des Hohlraums 6 näher ist als in einem zentralen Bereich des Hohlraumes 6, wodurch die Dichte nahe des Vorsprungs 4b weiter erhöht wird. Überdies wird, wenn ein unterer Rand des Zufuhrgehäuses (nicht gezeigt) das in den Hohlraum 6 eingefüllte seltene Erdmetall-Legierungspulver 7 an einer oberen Kante des Hohlraumes 6 gleichmäßig abstreift, einem durch den Vorsprung 4b zu pressenden Bereich mehr seltenes Erdmetall-Legierungspulver 7 zugeführt als das notwendig ist. Da das seltene Erdmetall-Legierungspulver 7 nicht die nötige Fließeigenschaft zeigt, wird die Dichte in dieser Region nach dem Pressen höher als in anderen Regionen. Deshalb entwickeln sich in diesen Fällen die Risse oder Brüche prädestiniert in dem Grenzbereich 8e des Presskörpers 8, wenn der Presskörper aus dem Hohlraum 6 genommen wird.

Primäre Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen Sinterstempel, eine Pulverpressvorrichtung und ein Pulverpressverfahren zu schaffen, mit denen es möglich ist, eine Entwicklung von Rissen und Brüchen in dem Produkt zu verhindern, wodurch die Produktivität verbessert wird.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, einen durch das obige Verfahren hergestellten Presskörper zu schaffen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sinterkörper und einen Schwingspulenmotor unter Verwendung des Sinterkörpers zu schaffen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Sinterstempel vorgesehen, der zum Pressen eines seltenen Erdmetall-Legierungspulvers verwendet wird, der eine Stempeloberfläche zum Pressen des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers aufweist. Die Stempeloberfläche hat einen Randabschnitt mit einem Vorsprung, der ein Ende aufweist, das mit einer Fase abgerundet ist, die nicht größer als 0,5 mm ist.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Pulverpressvorrichtung vorgesehen, die den oben beschriebenen Stempel mit dem durch eine Fase von weniger als 0,5 mm abgerundeten Ende aufweist, und eine Pressform mit einem Durchgangsloch zum Einsetzen des Stempels.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Pulverpressverfahren vorgesehen, in dem der obige Stempel verwendet wird, der ein mit einer Fasenbreite von nicht mehr als 0,5 mm abgerundetes Ende hat, und eine Pressform mit einem Durchgangsloch zum Einsetzen des Stempels. Das Verfahren umfaßt einen ersten Schritt der Zugabe eines seltenen Erdmetall-Legierungspulvers in einen in dem Durchgangsloch ausgebildeten Hohlraum und einen zweiten Schritt des Pressens des in den Hohlraum eingefüllten seltenen Erdmetall-Legierungspulvers unter Verwendung des Stempels.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Presskörper vorgesehen, der durch das oben beschriebene Pulverpressverfahren hergestellt wird.

Das seltene Erdmetall-Legierungspulver besteht aus einem scharfkantigen Korn und weist nur eine geringfügige Fließeigenschaft auf. Deshalb kann sich das seltene Erdmetall-Legierungspulver, selbst wenn es beispielsweise während des Pressens geschüttelt wird, nicht fließend in dem Hohlraum während des Pressens bewegen, was es schwierig macht, eine gleichmäßige Dichte des Presskörpers zu erhalten. Durch Verminderung der Fasenbreite des abgerundeten Abschnittes, der ein an dem Ende des an dem Randbereich der Stempeloberfläche vorgesehenen Vorsprungs ausgebildeter Abschnitt ist, auf 0,5 mm oder weniger, wird die Fließeigenschaft des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers um den Randbereich verbessert, wodurch die Menge des gepreßten und durch die Randbereiche verdichteten seltenen Erdmetall-Legierungspulvers reduziert wird.

Deshalb bewegt sich das seltene Erdmetall-Legierungspulver entlang der Schräge des Vorsprungs in einen Bereich mit geringerer Dichte, ohne an dem Ende des Vorsprungs zu stocken, wenn eine Druckkraft auf das seltene Erdmetall-Legierungspulver an dem Ende des Vorsprungs der Stempelfläche während des Pressens aufgebracht wird. So ist es möglich, einen Presskörper mit einheitlicher Dichte zu erhalten, wodurch Risse und Brüche verhindert werden können, die aufgrund uneinheitlicher Dichte entstehen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Stempel zum Pressen eines seltenen Erdmetall-Legierungspulvers vorgesehen, der eine Stempeloberfläche zum Pressen des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers aufweist. Die Stempeloberfläche umfasst einen Vorsprung und der Vorsprung hat eine Schräge mit einer Oberflächenrauhigkeit Ra von nicht mehr als 1.0 mm.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Pulverpressvorrichtung mit dem oben beschriebenen Sinterstempel vorgesehen, der eine Schräge mit einer Oberflächenrauhigkeit Ra von nicht mehr als 1.0 mm hat und eine Pressform mit einem Durchgangsloch zum Einsetzen des Stempels hat.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Pulverpressverfahren vorgesehen, in dem der oben beschriebene Sinterstempel verwendet wird, der eine Schräge mit einer Oberflächenrauhigkeit Ra von nicht mehr als 1.0 mm und eine Pressform mit einem Durchgangsloch zum Einsetzen des Stempels hat. Das Verfahren umfasst einen ersten Schritt der Zufuhr eines seltenen Erdmetall-Legierungspulvers in einen Hohlraum, der in dem Durchgangsloch ausgebildet ist, und einen zweiten Schritt des Pressens des in den Hohlraum zugeführten seltenen Erdmetall-Legierungspulvers unter Verwendung des Sinterstempels.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung ist ein durch das oben beschriebene Pulverpressverfahren hergestellter Presskörper vorgesehen.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, die Fließeigenschaft des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers während des Pressens zu verbessern, indem die Rauhigkeit Ra der Schräge nicht größer als 1.0 mm gemacht wird.

Deshalb bewegt sich das in einem Bereich hoher Dichte befindliche seltene Erdmetall-Legierungspulver entlang der Schräge, wie beispielsweise um das Ende des Vorsprunges der Stempeloberfläche, in einen Bereich niedriger Dichte. Im Ergebnis ist es möglich, eine einheitliche Dichte des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers innerhalb des Hohlraumes zu erhöhen. Deshalb ist es möglich, den Presskörper mit einer hohen einheitlichen Dichte zu erhalten, was es möglich macht, die durch eine ungleiche Dichte verursachten Risse und Brüche zu verhindern.

Die Stempeloberfläche ist vorzugsweise aus einem Legierungsstahl einer Hartlegierung (Sinterkarbid) hergestellt. Dadurch ist in diesem Fall die Abriebfestigkeit der Stempeloberfläche verbessert. So ist die Stempeloberfläche selbst bei einer Fasenbreite des Endes des Vorsprungs mit nicht mehr als 0,5 mm oder einer Oberflächenrauhigkeit Ra der Stempeloberfläche mit nicht mehr als 1,0 mm zur Erhöhung der Fließeigenschaft des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers praktisch frei von einer Abnutzung, wodurch es möglich wird, ein gutes Pressergebnis zu erhalten.

Überdies hat zumindest der Vorsprung in der Stempeloberfläche vorzugsweise eine HRA-Härte, die nicht kleiner ist als 75 und nicht größer als 93. In diesem Fall kann selbst bei einer Ausbildung des Vorsprunges der Stempeloberfläche an einer scharfen Kante der Stempel ohne eines Versagens des Vorsprunges für einen langen Zeitraum genutzt werden, weil die Festigkeit verbessert ist.

Die Fließeigenschaft erhöht sich um so mehr, wenn dem seltenen Erdmetall-Legierungspulver ein Gleitmittel zugegeben wird. Die Gleichförmigkeit der Pulverdichte innerhalb des Hohlraumes kann zudem bei Zugabe eines Gleitmittels erhöht werden, da die Fließeigenschaft des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers gemäß der Erfindung erhöht wird.

Wenn das seltene Erdmetall-Legierungspulver durch ein Härtebadverfahren hergestellt wird, wird die Fließeigenschaft sehr schlecht, da die Korngrößenverteilungskurve des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers scharf wird, wobei die Korngröße in einem kleinen Bereich eingegrenzt ist. Die Pulverdichtengleichförmigkeit innerhalb des Hohlraumes kann jedoch verbessert werden, selbst wenn das seltene Erdmetall-Legierungspulver durch ein Härtebadverfahren hergestellt wird, da die Fließeigenschaft des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers gemäß der Erfindung verbessert werden kann.

Ein Presskörper hat nach dem Pressen vorzugsweise eine Dichte von 3,90 g/cm³ bis 4,60 g/cm³. In diesem Fall kann eine notwendige Festigkeit des Presskörpers erhalten werden und ein seltener Erdmetall-Magnet mit einer guten Magnetcharakteristik kann erhalten werden.

Wenn das Magnetfeld auf das seltene Erdmetall-Legierungspulver in dem Hohlraum in einer zur Pressrichtung des Stempels vertikalen Richtung aufgebracht wird, stoßen sich Körner des magnetisierten seltenen Erdmetall-Legierungspulvers gegenseitig ab und die Pulverdichte neigt dazu, in einem Bereich, der näher an der Grenzlinie des Hohlraumes ist, höher zu werden als in einem zentralen Bereich des Hohlraumes. Da die Fließeigenschaft des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers auf der Stempeloberfläche jedoch gemäß der Erfindung verbessert werden kann, bewegt sich das seltene Erdmetall-Legierungspulver von einem Bereich mit hoher Dichte in einen Bereich niedriger Dichte. Deshalb kann eine Differenz in der Dichte des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers innerhalb des Hohlraumes vermindert werden, selbst wenn das seltene Erdmetall-Legierungspulver in dem Magnetfeld ausgerichtet ist.

Überdies wird die Abstoßungskraft unter den magnetisierten seltenen Erdmetall-Legierungskörnern größer, wenn das seltene Erdmetall-Legierungspulver in einem Magnetfeld orientiert wird, das nicht kleiner als 0,5 MA/m ist, was zu einer Ungleichförmigkeit der Pulverdichtenverteilung innerhalb des Hohlraumes führt, wodurch die Dichte in einem Bereich näher einer Grenzlinie des Hohlraumes höher wird. Gemäß der Erfindung kann jedoch selbst bei einer derartigen oben genannten Magnetorientierung die Ungleichförmigkeit der Dichte innerhalb des Hohlraumes und die Zunahme der Dichte nahe der Grenzlinie des Hohlraumes reduziert werden, wodurch es möglich ist, die Risse und Brüche wirksam zu reduzieren.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Pulverpressverfahren unter Verwendung einer Presse mit einer Pressform mit einem Durchgangsloch und einem Paar aus einem oberen und unteren Stempel vorgesehen. Zumindest ein Stempel des oberen oder unteren Stempels hat eine Stempeloberfläche zum Pressen des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers und die Stempeloberfläche hat einen Randbereich, der mit einem Vorsprung versehen ist. Das Verfahren umfaßt einen ersten Schritt der Zugabe des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers in einen in dem Durchgangsloch ausgebildeten Hohlraum und einen zweiten Schritt des Pressens des in den Hohlraum zugeführten seltenen Erdmetall-Legierungspulvers unter Verwendung des oberen und unteren Stempels. In dem zweiten Schritt wird der obere Stempel und der untere Stempel gegenseitig in einen Minimalabstand angenähert, der nicht kleiner als 1,7 mm ist.

Gemäß der Erfindung kann der Presskörper nach dem Pressen eine Seitenoberfläche mit einer Breite aufweisen, die nicht kleiner als 1,7 mm ist.

Deshalb können die Risse und Brüche in der Seitenoberfläche des Presskörpers reduziert werden.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein aus einem seltenen Erdmetall-Legierungspulver gefertigter Presskörper vorgesehen, der aufweist: eine konvex ausgebildete Hauptfläche, eine weitere konkav ausgebildete Hauptfläche; eine von einer Kante der anderen Hauptfläche ausgehende Schräge; und eine Seitenfläche, die zwischen der Hauptfläche und der Schräge ausgebildet ist. Gemäß diesem Presskörper hat die Seitenfläche eine Breite, die nicht kleiner als 1,7 mm ist, oder bei einer Maximalhöhe H der Hauptfläche hat die Seitenfläche eine Breite S und S/H ist nicht kleiner als 0,5.

Gemäß der Erfindung ist die Breite der Seitenfläche des Presskörpers nicht kleiner als 1,7 mm, oder das Verhältnis der Breite der Seitenfläche des Presskörpers zur Höhe des höchsten Abschnittes der Hauptfläche ist nicht kleiner als 0,15. Deshalb ist es möglich, extreme Dichteerhöhungen in der Seitenfläche zu verhindern, was es möglich macht, die Differenz in der Dichte zu anderen Abschnitten zu reduzieren. Im Ergebnis kann die Gefahr eines Risses und/oder eines Bruchs in der Seitenfläche des Presskörpers reduziert werden.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Sinterkörper aus einem seltenen Erdmetall-Legierungspulver vorgesehen, der aufweist: eine konvex ausgebildete Hauptfläche; eine andere konkav ausgebildete Hauptfläche; eine von einer Kante der anderen Hauptfläche sich erstreckende Schräge; und eine zwischen der Hauptfläche und der Schräge ausgebildete Seitenfläche. Gemäß diesem Sinterkörper hat die Seitenfläche eine Breite, die nicht größer als 1,45 mm ist, oder mit einer maximalen Höhe H der Hauptfläche und einer Breite S der Seitenfläche ist das Verhältnis S/H nicht kleiner als 0,15.

In diesem Fall wird der Presskörper während des Pressens mit einer Breite einer Seitenfläche ausgebildet, die nicht kleiner als 1,7 mm ist, oder die Breite der Seitenfläche des Presskörpers ist während des Pressens mit einem Verhältnis zur Höhe des höchsten Abschnittes der Hauptfläche ausgebildet, die nicht kleiner als 0,15 ist. Deshalb können die Risse und Brüche in der Seitenfläche des Presskörpers reduziert werden. Im Ergebnis kann eine Ausbeute im Herstellungsverfahren und die Produktivität des Sinterkörpers verbessert werden.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Schwingspulenmotor vorgesehen, in dem der obige Sinterkörper verwendet wird. Der oben beschriebene, erhaltene Sinterkörper ist weniger geeignet einen derartigen Mangel, wie beispielsweise Risse und Brüche zu entwickeln. Deshalb kann unter Verwendung eines derartigen Sinterkörpers ein Schwingspulenmotor von dauerhafter Qualität erhalten werden.

Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Pulverpressvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der in Fig. 1 verwendeten oberen und unteren Stempel;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Hauptabschnittes eines Vorsprunges in einer Stempeloberfläche des unteren Stempels;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Abfolge von Verfahrensschritten gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Hauptabschnittes zum Beschreiben eines Verdichtungszustandes eines Pulvers in einer Pressform;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Presskörpers;

Fig. 7 eine Grafik, die die Beziehung zwischen einer Fasenbreite h und einer Entwicklungsrate eines Risses darstellt;

Fig. 8 eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Oberflächenrauhigkeit Ra und der Entwicklungsrate eines Risses aufzeigt;

Fig. 9 eine Seitenansicht eines Hauptabschnittes des Vorsprunges auf der Stempeloberfläche des unteren Stempels als eine Ausführungsform;

Fig. 10 einen seitlichen Querschnitt eines Hauptabschnittes des oberen und unteren Stempels, die gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung einander angenähert sind;

Fig. 11 eine Grafik, die die Beziehung zwischen dem Dimensionsverhältnis S/H und der Anzahl an Rissen darstellt;

Fig. 12 eine Grafik, die ein Beispiel einer Beziehung zwischen einer Breite S der Seitenfläche und einer Anzahl an Rissen darstellt;

Fig. 13 eine Grafik, die ein anderes Beispiel einer Beziehung zwischen der Breite S der Seitenfläche und der Anzahl an Rissen darstellt;

Fig. 14 einen seitlichen Querschnitt eines Hauptabschnittes, der einen Zustand in der Pressform vor dem Pressen nach dem Stand der Technik zeigt;

Fig. 15 einen seitlichen Querschnitt eines Hauptabschnittes des oberen und unteren Stempels, die gemäß dem Stand der Technik angenähert sind; und

Fig. 16 eine perspektivische Ansicht eines Presskörpers im Stand der Technik.

Die Ausführungsformen der Erfindung werden nun mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Pulverpressvorrichtung 10 als Ausführungsform der Erfindung, die einen käfigförmigen Rahmen 12 aufweist. An sowohl einem unteren als auch oberen Abschnitt innerhalb des Rahmens 12 ist eine Stempelhalteplatte 14 und eine Platte 16 in horizontaler Richtung angeordnet.

Überdies ist eine Presse 18 zum Pressen in dem Rahmen 12 vorgesehen. Die Presse 18 wird verwendet, um einen Presskörper 88 (nachfolgend beschrieben) für einen seltenen Erdmetall-Magneten herzustellen, der beispielsweise in einem Schwingspulenmotor verwendet wird.

Die Presse 18 weist eine Pressform 22 mit einem Durchgangsloch 20, einen unteren Stempel 24, der zuerst in das Durchgangsloch 20 eingesetzt wird, und einen oberen Stempel 26 auf, der in das Durchgangsloch 20 eingesetzt wird. Bei dieser Anordnung ist ein Hohlraum 27 im Durchgangsloch 20 der Pressform 22 ausgebildet.

Die Pressform 22 wird an Pressformsetzvorrichtungen 28, 30 gesetzt. Die Pressformsetzvorrichtung 30 hat eine obere Fläche, die mit einem Zufuhrgehäuse 32 versehen ist. Das Zufuhrgehäuse 32 enthält ein seltenes Erdmetall-Legierungspulver 34. Das Zufuhrgehäuse 32 steht über eine Zylinderkolbenstange 36 mit einem Hydraulikzylinder 38 in Verbindung. Dadurch kann das Zufuhrgehäuse 32 mittels des Hydraulikzylinders 38 zum Durchgangsloch 20 hin und von diesem weg bewegt werden.

Jede der Pressformsetzvorrichtungen 28, 30 hat eine untere Fläche, die über Führungsträger 40 an einer Anschlußplatte 42 für die Pressformsetzvorrichtung befestigt ist. Diese Anschlußplatte 42 ist über eine Zylinderkolbenstange 44 mit einem unteren Hydraulikzylinder 46 verbunden. Dadurch sind die Pressform 22 und die Pressformsetzvorrichtung 28, 30 in der Vertikalrichtung durch den unteren Hydraulikzylinder 46 bewegbar. Das Maß des Vorschubs der Zylinderstange 44, d. h. die Position der Pressform 22, wird durch eine lineare Skala 48 gemessen, wobei die Arbeitsweise des unteren Hydraulikzylinders 46 auf der Grundlage dieser Messung gesteuert wird.

Der untere Stempel 24 ist auf einer Grundplatte 50 vorgesehen. Die Grundplatte 50 ist auf der Stempelhalteplatte 14 über einen Träger 52 angeordnet. Der untere Stempel 24 ist mit dieser Anordnung fixiert.

Der obere Stempel 26 hat ein oberes Ende, das an einer oberen Stempelplatte 54 befestigt ist. Die obere Stempelplatte 54 ist über eine Zylinderkolbenstange 56 mit einem oberen Hydraulikzylinder 58 verbunden. Der obere Hydraulikzylinder 58 ist auf der Platte 16 angeordnet. Darüber hinaus hat die obere Stempelplatte 54 zwei Randabschnitte, durch die jeweils ein Führungsträger 60 hindurchgeht. Deshalb ist die obere Stempelplatte 54 durch den oberen Hydraulikzylinder 58 vertikal bewegbar, während sie durch die Führungsträger 60 geführt wird. Das Maß des Vorschubes der oberen Stempelplatte 54, d. h. einer Position des oberen Stempels 26, wird durch eine lineare Skala 62 gemessen, wobei die Arbeitsweise des oberen Hydraulikzylinders 58 auf der Grundlage dieser Messung gesteuert wird.

Um das in den Hohlraum 27 eingeführte Pulver 34 durch ein Magnetfeld zu orientieren, sind überdies ein Paar Polstücke 64 und Spulen 66, die um die Polstücke 64 jeweils gewickelt sind, nahe der Pressform 22 vorgesehen.

In der oben beschriebenen Pulverpressvorrichtung 10 gilt die Aufmerksamkeit dem oberen Stempel 26 und dem unteren Stempel 24.

Sowohl der obere Stempel 26 als auch der untere Stempel 24 sind aus einem WC-Ni gesinterten Hartmetall (Sinterkarbid) gefertigt, die eine HRA-Härte aufweisen, die nicht kleiner als 75 und nicht größer als 93 ist, und typischerweise 1,6 Gewichtsprozent Mo und 20 Gewichtsprozent Ni aufweisen, wobei der Restanteil beispielsweise WC ist. Der nachfolgend verwendete Begriff einer gesinterten Hartmetall-Legierung bezieht sich auf eine durch Sintern der folgenden Pulvermischung hergestellte Legierung. Die Pulvermischung umfasst ein aus einem Karbid bestehendes Pulver, das zumindest ein Element unter den neun Elementen, die zu den Gruppen IVa, Va, VIa des Periodensystems der Elemente gehören, und ein Pulver aus einem eisenhaltigen Metall, wie beispielsweise Fe, Co, Ni, Mo, und Sn oder einer daraus hergestellten Legierung. Die gesinterte Hartmetall-Legierung kann alternativ eine WC-TaC-CO, WC-TiC-CO-Legierung oder eine WC-TiC-Tac-CO Legierung sein.

Alternativ kann der obere Stempel 26 und der untere Stempel 24 aus einem legierten Stahl hergestellt sein. Die nachfolgend verwendete Bezeichnung "legierter Stahl" betrifft eine Legierung, die primär aus Fe-C besteht und aus einem Schnellverarbeitungsstahl gemacht sein kann, einem hohen Mangan-Stahl, Gesenkstahl oder dergleichen, wenn dieser die bestimmte Härte aufweist.

Durch Herstellen des oberen Stempels 26 und des unteren Stempels 24 aus einer gesinterten Hartmetall-Legierung oder einem Legierungsstahl mit der HRA-Härte, die nicht kleiner als 75 und nicht größer als 93 ist, wird die Festigkeit und ein bestimmtes Niveau an Elastizität erreicht und es wird möglich, ein Einreissen und Abplatzen selbst dann zu verhindern, wenn der obere Stempel 26 und der untere Stempel 24 mit scharfkantigen Abschnitten versehen sind.

Gemäß Fig. 2 weist der untere Stempel 24 einen unteren Stempelhauptkörper 68 auf, der ein oberes Ende aufweist, das mit der Stempeloberfläche 70 zum Pressen des Pulvers 34 versehen ist. Die Stempeloberfläche 70 weist einen im Allgemeinen bogenförmigen Vorsprung 72 über die längsseitige Mittellinie und zwei Seiten auf, die jeweils mit einem längsseitigen, flanschähnlichen Vorsprung 74 versehen sind. Im Ergebnis ist zwischen dem Vorsprung 72 und dem Vorsprung 74 eine längsseitige Rille 76 ausgebildet. Unter Bezug auf die Fig. 3 wird nun das Ende 78 des Vorsprunges 74 beschrieben.

Das Ende 78 des Vorsprunges 74 ist mit einer Fase abgerundet. Die gestrichelte Linie 80 zeigt das Ende des Vorsprunges 74 vor dem Ausführen der Fasenabrundung. Durch das Abfasen des mit der gestrichelten Linie gekennzeichneten Endes 80 wird ein bogenförmiges Ende 78 mit einem Radius R ausgebildet. Es ist zu beachten, dass der Vorsprung 74 hier als eine Schräge ausgebildet ist mit einem Abschnitt über einer Grenzkante X1, der in einer gekrümmtem Oberfläche ausgebildet ist, und einem Abschnitt unterhalb, der in einer flachen Fläche ausgebildet ist. Überdies ist die Fasenbreite h als ein minimaler Abstand von der Grenzkante X1 zu einer Stempelseitenfläche 82 definiert. Gemäß dieser Ausführung ist die Fasenbreite h nicht größer als 0,5 mm. Die Fasenbreite h beträgt überdies noch vorteilhafter nicht mehr als 0,1 mm. Hinsichtlich des Verhinderns einer Störung ist es von Vorteil, dass die Fasenbreite h 0,02 mm-0,05 mm beträgt.

Mit Rückbezug auf die Fig. 2 weist der obere Stempel 26 einen oberen Stempelhauptkörper 84 auf. Der obere Stempelhauptkörper 84 hat ein Bodenende, das mit einer konkaven Stempeloberfläche 86 zum Pressen des Pulvers 34 ausgebildet ist.

Überdies sind die Stempeloberfläche 86 des oberen Stempels 26 und die Stempeloberfläche 70 des unteren Stempels 24 so behandelt, dass sie eine Oberflächenrauhigkeit Ra aufweisen, die nicht größer ist als 1 mm.

Gemäß dieser Ausführungsform kann die Oberflächenbehandlung nur auf einen Teil des Vorsprungs 74 der Stempeloberfläche 70 ausgeführt werden, so dass der behandelte Teil eine Oberflächenrauhigkeit Ra aufweist, die nicht größer als 1 mm ist.

Es ist hier zu beachten, dass falls der obere Stempel 26 und der untere Stempel 24 aus einem Legierungsstahl gefertigt sind, die Oberflächenbehandlung eine TiN-Beschichtung oder eine diamantförmige Kohlenstoff-(DLC) Beschichtung enthalten kann, wodurch die Lebensdauer gegenüber einem Nd-Fe-B Legierungspulver erhöht wird, das einen hohen Schleifabrieb zeigt. Dieselbe Oberflächenbehandlung erhöht überdies die Lebensdauer, wenn der obere Stempel 26 und der untere Stempel 24 aus der gesinterten Hartmetall-Legierung gefertigt sind.

Überdies kann eine derartige Oberflächenbehandlung angewendet werden, wenn der obere und der untere Stempel 24, 26 einander umgekehrt angeordnet sind.

Das als das Pulver 34 verwendete seltene Erdmetall-Legierungspulver wird wie folgt hergestellt. Ein Rohblock wird unter Anwendung eines Tiefziehverfahrens hergestellt, wie das in der US-Patentschrift 5,383,978 als ein Härtebadverfahren aufgezeigt ist.

Insbesondere wird eine durch ein bekanntes Verfahren hergestellte Legierung mit einer Bestandteilzusammensetzung von 30% Nd, 1,0% B, 1,2% Dy, 0,2% Al, 0,9% Co (Gewichtsprozent) und einem Restbestandteil von Fe und unvermeidbaren Verunreinigungen in einem Hochfrequenz-Schmelzverfahren in einer Gussform geschmolzen. Der Guss wird bei 1350°C gehalten und dann auf einer Einzelwalze abgeschreckt. Zu diesem Zeitpunkt liegen die Kühlbedingungen bei einer Walzenumfangsgeschwindigkeit von ca. 1 m/s, einer Kühlrate von 500°C/s und einem Unterkühlen von 200°C. Dieser Abkühlprozess liefert einen Rohblock einer schieferartigen Legierung mit einer Dicke von ca. 0,3 mm. Es ist zu betonen, dass die Kühlrate hier in dem Aushärteverfahren bei 10²°C/s bis 10^-4°C/s liegen kann.

Der erhaltene Legierungsrohblock wird durch ein Wasserstoffaufnahmeverfahren pulverisiert und dann in ein feines Legierungspulver mit einem durchschnittlichen Korngrößendurchmesser (gemittelter Wert) von ca. 3,5 mm durch eine Gasstrahlmühle in einer Stickstoffatmosphäre gemahlen.

Einem derartigen Legierungspuler aus einem seltenen Erdmetall wird ein Gleitmittel zugegeben. In diesem Fall wird ein Fettsäure-Esther als Gleitmittel verwendet und ein Lösungsmittel auf Erdölbasis wird beispielsweise als Lösungsmittel verwendet. Der mit dem Erdöl-Lösungsmittel verdünnte Fettsäure-Esther wird mit einer Menge von 0,3 Gewichtsprozent (Gleitmittelbasis) des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers zugegeben und gemischt.

Nachfolgend wird der Arbeitsvorgang der Pulverpressvorrichtung 10 mit Bezug auf die Fig. 4 beschrieben.

Der erste Zustand ist ein Zustand, in dem ein vorangehender Zyklus des Pressvorganges vervollständigt wird. Gemäß Fig. 4 (a) bleibt die Pressform 22 an einem Ende ihrer unteren Hubbewegung, während der obere Stempel 26 an einem Ende seiner oberen Hubbewegung bleibt. Dann wird gemäß Fig. 4(b) das Zufuhrgehäuse 32 in Richtung des Durchgangsloches 20 vorgeschoben. Genau über dem Durchgangsloch 20 wird gemäß Fig. 4(c) das Zufuhrgehäuse 32 angehalten. Daraufhin wird gemäß Fig. 4(d) die Pressform 22 angehoben, um den Hohlraum 27 in einem oberen Abschnitt des Durchgangsloches 20 zu bilden, woraufhin das in dem Zufuhrgehäuse 32 gehaltene Pulver 34 in den Hohlraum 27 fällt.

Dann wird gemäß Fig. 4(e) das Zufuhrgehäuse 32 von dem oben erwähnten Hohlraum 27 entfernt, wenn die Pressform 22 ein Ende ihrer oberen Hubbewegung erreicht, wobei das Pulver 34 durch eine Bodenkante des Zufuhrgehäuses 32 glattgestrichen wird.

Dann wird nachfolgend gemäß Fig. 4(f) der obere Stempel 26 in das Durchgangsloch 20 (den Hohlraum 27) abgesenkt. Das in dem Hohlraum 27 befindliche Pulver 34 wird durch das Magnetfeld ausgerichtet und das Pulver 34 wird durch den oberen Stempel 26 und den unteren Stempel 24 in einen Presskörper 88 gepresst.

Fig. 4(g) zeigt den Zustand, wenn der Pressvorgang abschließend vollzogen ist und der obere Stempel 26 während einem Absenken der Pressform 22 angehoben wird, um den Presskörper 88 herauszunehmen.

Mit Bezug auf Fig. 5 wird nun ein Zustand in dem Hohlraum 27 während des in Fig. 4(f) gezeigten Pressvorganges beschrieben.

Gemäß Fig. 5 sind der obere Stempel 26 und der untere Stempel 24 in dem Durchgangsloch 20 der Pressform jeweils von oben und unten eingesetzt. Das Pulver 34 wird durch die Pressform 22, den oberen Stempel 26 und den unteren Stempel 24 gepresst. Zu diesem Zeitpunkt wird das Magnetfeld mit einer Stärke von nicht weniger als 0,5 MA/m in einer Vertikalrichtung auf die Papierebene in Fig. 5 in einer Längsrichtung des Presskörpers 88 (längsseits des Vorsprunges 74), dass heißt in einer Vertikalrichtung zu den Pressrichtungen des oberen und unteren Stempels 26, 24 aufgebracht, wie dass durch einen Pfeil C in Fig. 6 aufgezeigt ist. Das erhöht die Pulverdichte über den Vorsprüngen 74 und gegenüber einem zentralen Abschnitt des Hohlraumes 27.

Gemäß einem Pfeil P in Fig. 5 bewegt sich das Pulver 34 oberhalb des Vorsprunges 74 mit der Abwärtsbewegung des oberen Stempels 26 in Richtung der Rille 76.

Nun erhöht das mit der Fasenbreite h von nicht mehr als 0,5 mm ausgebildete Ende 78 des Vorsprunges 74 die Fluidität (Fließeigenschaft) des Pulvers 34, wodurch es dem Pulver 34 oberhalb des Vorsprunges 74 möglich wird, entlang der Oberfläche des Vorsprunges 74, ohne über dem Vorsprung 74 gebremst zu werden, sich gleichmäßig nach unten zu bewegen. Insbesondere ist es möglich, dass sich das Pulver 34 entlang des Vorsprungs 74 gleichmäßig nach unten bewegt, weil der Vorsprung 74 derart behandelt ist, dass er eine Oberflächenrauhigkeit Ra aufweist, die nicht größer als 1,0 mm ist. Dadurch ist es möglich eine gleichförmige Dichteverteilung des Pulvers 34 insbesondere nahe des Vorsprungs 74 einschließlich des Endes 78 zu erhalten. Im Ergebnis kann der Presskörper 88 mit einer gleichförmigen Dichte erhalten werden, wodurch es möglich ist, Risse und Brüche aufgrund einer ungleichförmigen Dichteverteilung zu verhindern.

Deshalb kann die Gleichförmigkeit der Presskörperdichte selbst bei einer Verminderung der Fließeigenschaft des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers durch die Zugabe des Gleitmittels, oder wenn die Fließeigenschaft des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers aufgrund der Herstellung durch das Härtebadverfahren gering ausfällt, verbessert werden.

Überdies kann eine Differenz in der Dichte des Pulvers 34 im Hohlraum 27 reduziert werden, selbst wenn das Pulver 34 durch das Magnetfeld ausgerichtet ist, das nicht kleiner als 0,5 MA/m ist.

Fig. 6 zeigt den Presskörper 88, wie er nach obiger Beschreibung ausgebildet ist. Der Presskörper 88 ist in einer Gestalt mit einem im Allgemeinen bogenförmigen Abschnitt ausgebildet und er weist eine konvexe obere Fläche 90, eine konkave untere Fläche 92, Schrägen 94, die sich jeweils von zwei Kanten der unteren Fläche 92 nach oben erstrecken, Seitenflächen 96, die zwischen den jeweiligen Paaren eines Randes der oberen Fläche 90 und einem Rand der Schräge 94 gebildet sind, und im Allgemeinen bogenförmige Endflächen 100 auf.

Die obere Fläche 90 ist durch die Stempeloberfläche 86 der oberen Stempels 26 gebildet. Die untere Fläche 92 ist durch den Vorsprung 72 der Stempelfläche 70 des unteren Stempels 24 gebildet. Die Schräge 94 wird durch den Vorsprung 74 der Stempelfläche 70 des unteren Stempels 24 gebildet. Jede der Seitenflächen 96 und der Endflächen 100 ist durch die Wand des Durchgangsloches 20 der Pressform 22 gebildet.

Wie das aus der obigen Beschreibung mit Bezug auf die Fig. 5 hervorgeht, wird die Dichteverteilung des Pulvers 34 um die Seitenfläche 96 einheitlich. Deshalb wird im Gegensatz zu einem herkömmlichen Presskörper 8 gemäß Fig. 16, bei dem die Dichteverteilung nicht einheitlich ist, die Entwicklung eines Risses A wahrlich eliminiert.

Überdies kann durch die gezielte Steuerung der Dichte des Presskörpers 88 nach dem Pressvorgang auf einen Wert von 3,90 g/cm² bis 4,60 g/cm² die notwendige Festigkeit des Presskörpers 88 erreicht werden und ein Magnet aus einem seltenen Erdmetall mit einer guten magnetischen Eigenschaft kann erhalten werden. Wenn die Dichte nicht größer als 3,90 g/cm² ist, ist die Festigkeit des Presskörpers 88 für eine einfache Handhabung zu gering. Andererseits ist die Kompressionsrate des Presskörpers 88 zu hoch, wenn die Dichte nicht geringer als 4,60 g/cm² ist, was zu einer Zerstörung der magnetischen Ausrichtung führt.

Fig. 7 zeigt nun ein experimentelles Ergebnis, das eine Beziehung zwischen der Fasenbreite h beider Stempel und einer Entwicklungsrate eines Risses aufzeigt.

In diesem Experiment betrug die Breite W der oberen Fläche 90-52,22 mm und eine Höhe H zu dem höchsten Punkt der oberen Fläche 90 betrug 30,2 mm. Der Presskörper 88 hat eine Dicke D von 25,04 mm und die Seitenfläche 96 hat eine Breite S von 7,55 mm. Die Oberflächenrauhigkeit Ra des Vorsprunges 74 der Stempeloberfläche 70 betrug 0,033 mm. Das einen durchschnittlichen Korngrößendurchmesser (Mittelwertdurchmesser) von 3,5 mm aufweisende seltene Erdmetall-Legierungspulver wurde als das Pulver 34 verwendet und die Presskörperdichte nach dem Pressvorgang betrug 4,1 g/cm³. Die Rissentwicklungsrate lag durchschnittlich bei 0,2%, wenn die Fasenbreite h zwischen 0,05 mm bis 0,50 mm lag. Wenn die Fasenbreite h 0,60 mm betrug, betrug die Rissentwicklungsrate 0,4%, und wenn die Fasenbreite h 0,70 mm betrug, betrug die Rissentwicklungsrate 1,43%. Wenn die Fasenbreite h 1,0 mm betrug, betrug die Rissentwicklungsrate 2,36%.

Deshalb ist die Fasenbreite h vorzugsweise nicht größer als 0,5 mm. Überdies ist die Fasenbreite h vorteilhafterweise nicht größer als 0,10 mm und eine Fasenbreite von weniger als 0,05 mm ist noch besser, da die Rissentwicklungsrate mit einer Fasenbreite h von 0,1 mm 0,1% betrug und die Rissentwicklungsrate mit der Fasenbreite h von 0,05 mm 0% betrug.

Fig. 8 zeigt desweiteren ein Ergebnis des Experiments, das eine Beziehung zwischen der Oberflächenrauhigkeit Ra und der Rissentwicklungsrate aufzeigt.

In diesem Experiment betrug die Breite W der oberen Fläche 90-52,22 mm und eine Höhe H zu dem höchsten Punkt der oberen Fläche 90 betrug 30,2 mm. Der Presskörper 88 hatte eine Dicke D von 25,04 mm und die Breite S der Seitenfläche 96 betrug 7,55 mm. Die Fasenbreite h beider Stempel betrug 0,05 mm. Das einen durchschnittlichen Korngrößendurchmesser von 3,5 mm aufweisende Erdmetall-Legierungspulver wurde als das Pulver 34 verwendet und die Presskörperdichte betrug nach dem Pressvorgang 4,1 g/cm³.

Die Rissentwicklungsrate war bei einer Oberflächenrauhigkeit Ra zwischen 0,05 mm und 0,52 mm nicht größer als 0,4%. Wenn die Oberflächenrauhigkeit Ra 1,00 mm betrug, betrug die Rissentwicklungsrate 0,8%. Wenn jedoch die Oberflächenrauhigkeit 1,00 mm überstieg, stieg die Rissentwicklungsrate rapide an: beispielsweise betrug die Rissentwicklungsrate 2,5% bei einer Oberflächenrauhigkeit Ra von 2,45 mm und mit einer Oberflächenrauhigkeit Ra von 3,18 mm betrug die Rissentwicklungsrate 3,5%. Deshalb ist die Oberflächenrauhigkeit Ra vorzugsweise nicht größer als 1,00 mm. Überdies ist die Oberflächenrauhigkeit Ra noch vorteilhafter nicht größer als 0,52 mm.

Es ist zu betonen, dass hier ein unterer Stempel 24a mit einem Vorsprung 74a anstelle des Vorsprunges 74 gemäß Fig. 9 verwendet werden kann.

Gemäß dem Vorsprung 74a des unteren Stempels 24a ist ein flacher Abschnitt 104, der weniger steil ist als der flache Abschnitt 102, zwischen einem gefasten Kurvenende 78a und einen schrägen flachen Abschnitt 102 ausgebildet.

In diesem Fall wird zuerst ein Abschnitt nahe dem Ende des Vorsprungs 74a hergestellt, um den flachen Abschnitt 104 zu bilden. Die gestrichelte Linie 80a in Fig. 9 kennzeichnet das Ende des Vorsprungs 74a nach der Ausbildung des obigen flachen Abschnitts 104 und vor dem Vorgang des Abfasens. Bei dem durch die gestrichelte Linie 80a gekennzeichneten Abfasen des Endes ist das Kurvenende 78a mit einem Radius R ausgebildet.

Gemäß dem Vorsprung 74a ist eine Grenzkante X2 eine Grenze zwischen dem Ende 78a und dem flachen Abschnitt 104, wobei eine Grenzkante Y eine Grenze zwischen den beiden flachen Abschnitten 104 und 102 ist.

Die Fasenbreite h ist ein minimaler Abstand von der Grenzkante Y an eine Stempelseitenfläche 73a, d. h. ein minimaler Abstand von einem Startpunkt der Fase zu der Stempelseitenfläche 82a. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Fasenbreite h nicht größer als 0,5 mm. Überdies ist die Fasenbreite h noch vorteilhafter nicht größer als 0,2 mm.

Gemäß dieser Ausführungsform kann die Fasenbreite h durch Vorsehen des Fasenabschnitts 104 weiter vermindert werden.

Es ist zu beachten, dass hier eine Verbindung zwischen den flachen Abschnitten 102 und 104 vorzugsweise glatt und gekrümmt durch Fasen eines Abschnittes der Grenzkante Y gemacht werden sollte. Überdies kann ein gekrümmter Abschnitt anstelle des flachen Abschnittes 104 ausgebildet sein. Es folgt nun eine Beschreibung einer anderen Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Fig. 10.

In dieser Ausführungsform wird ein unterer Stempel 106 mit einer Fasenbreite h verwendet, die größer als 0,5 mm ist. Andere Bestandteile entsprechen denen in der Pulverpressvorrichtung 10.

Während des Pressvorgangs des Pulvers 34 ist ein Minimalabstand nicht kleiner als 2 mm, wenn der obere Stempel 26 und der untere Stempel 106 nah zueinander geführt werden. Insbesondere ist gemäß Fig. 10 ein Spalt G zwischen dem Rand 108 des oberen Stempels 26 und dem Vorsprung 110 des unteren Stempels 106 zumindest nicht kleiner als 2 mm, wenn beide Stempel nahe zueinander gebracht werden.

Deshalb ist die Breite S der Seitenfläche 96 des erhaltenen Presskörpers 88 nicht kleiner als 2,0 mm. Überdies ist das Verhältnis S/H vorzugsweise nicht kleiner als 0,15.

Der Presskörper 88 wird nachfolgend für eine Stunde bei 1000°C-1200°C in einer Argonatmosphäre gesintert, wie das in dem Absatz 10(4) des US-Patents 4,792,368 aufgezeigt ist, in dem ein Sinterkörper hergestellt wird. Die Breite der Seitenfläche des Sinterkörpers wird nicht kleiner als 1,7 mm und in diesem Zeitpunkt ist das Verhältnis S/H des Sinterkörpers im Wesentlichen gleich dem Verhältnis S/H des Presskörpers 88.

Nach obiger Beschreibung kann eine enorme Erhöhung der Dichte in der Seitenfläche 96 durch Ausbilden der Seitenfläche 96 mit einer Breite S von nicht weniger als 2 mm in dem Presskörper 88 vermieden werden, wodurch die Dichtedifferenz zu anderen Abschnitten verringert wird. Folglich können Risse und Brüche in der Seitenfläche des Presskörpers 88 reduziert werden.

Durch Verwendung eines derartigen Sinterkörpers, wie er oben beschrieben wurde, kann die Ausbeute in einem Herstellungsverfahren verbessert werden und die Produktivität zur Herstellung eines Magneten aus einem Erdmetall ist höher.

Überdies ist es durch Belassen der Seitenflächen 96 zwischen der Schräge 94 und der oberen Fläche 90 des Presskörpers 88 während des Pressvorgangs möglich, die Seitenfläche 96 als Bezugsfläche im Gestalten, Polieren und dem letztendlichen Herstellungsschritt zu verwenden.

Überdies kann ein Schwingspulenmotor mit einer gewährleisteten Qualität aufgrund des Sinterkörpers und seiner Verwendung erhalten werden, der weniger anfällig auf Risse ist.

Ein diesbezüglicher Schwingspulenmotor wird beispielsweise in einem Plattenantrieb verwendet, wie er in Fig. 9 des US-Patentes 5,448,437 aufgezeigt ist. In dieser Fig. 9 ist der Schwingspulenmotor durch die Bezugsziffer 37 gekennzeichnet. Der in Fig. 6 gezeigte Presskörper der vorliegenden Anmeldung wird gesintert, dann parallel zu der Endfläche 100 in dünnen Scheiben abgetragen und oberflächenbehandelt. Das hierdurch geschaffene seltene Erdmetall-Magnet wird beispielsweise als ein durch die Bezugsziffern 3, 4, 5 und 6 in den Fig. 1 und 2 des US-Patents 5,448,437 gekennzeichneter Magnet verwendet.

Es folgt nun eine Beschreibung der Ergebnisse der Experimente, die durch die Pulverpressvorrichtung unter Verwendung eines unteren Stempels 106 durchgeführt wurden, wobei auf die Fig. 11 und 12 Bezug genommen wird.

In dem Experiment wurde das seltene Erdmetall-Legierungspulver mit dem oben beschriebenen zugegebenen Gleitmittel verwendet, das aus einem Fettsäure-Ester hergestellt wurde. Das seltene Erdmetall-Legierungspulver wurde in dem Magnetfeld von 1,0 MA/m ausgerichtet und in einem grünen Dichtebereich von 4,0 g/cm³ bis 4,2 g/cm³ gepresst. Es wurden zwei Presskörper hergestellt und die Anzahl der Risse, die sich auf den Seitenflächen 96 in jedem der Presskörper 88 entwickelten, wurde gezählt und gemittelt. Der Durchschnitt wurde als "Anzahl der Risse" ausgegeben.

Fig. 11 zeigt die Beziehung zwischen dem Abmessungsverhältnis S/H und der Anzahl der Risse. Das Experiment wurde mit zwei Winkeleinstellungen durchgeführt; mit einem Winkel Q (siehe Fig. 6) der durch die obere Fläche 90 und die Schräge 94 zu 95° und zu 120° gebildet wurde. Der in dem Experiment verwendete Presskörper 88 hatte eine Breite W von 53,32 mm, die obere Fläche 90 hatte einen Krümmungsradius von 37,58 mm, die untere Fläche 92 hatte einen Krümmungsradius von 17,55 mm, und die Länge des Presskörpers 88 in der Richtung der Ausrichtung betrug 80 mm. In diesem Experiment betrug die Fasenbreite 0,05 mm für sowohl den oberen Stempel 26 als auch den unteren Stempel 106 und die Oberflächenrauhigkeit Ra der Schräge betrug 0,033 mm.

Gemäß Fig. 11 ergibt sich im wesentlichen keine Rissentwicklung, wenn das Abmessungsverhältnis S/H nicht kleiner als 0,15 ist. Mit einem Abmessungsverhältnis S/H, das 0,2 übersteigt, ergab sich eigentlich keine Rissentwicklung, mit der Ausnahme in dem Fall, wenn der Winkel Q 95° betrug.

Fig. 12 zeigt die Beziehung zwischen der Breite S der Seitenfläche 96 und der Anzahl an Rissen. Das Experiment wurde mit drei Winkeleinstellungen ausgeführt; mit dem Winkel Q von 90°, 115° und 130°. Der in dem Experiment verwendete Presskörper 88 hatte eine Breite W von 33,57 mm, die obere Fläche 90 hatte einen Krümmungsradius von 20,84 mm, die untere Fläche 92 hatte einen Krümmungsradius von 13,27 mm und die Länge des Presskörpers 88 betrug in der Richtung der Ausrichtung 80 mm. In diesem Experiment betrug die Fasenbreite 0,8 mm für sowohl den oberen Stempel 26 als auch den unteren Stempel 106 und die Oberflächenrauhigkeit Ra der Schräge betrug 0,033 mm.

Gemäß Fig. 12 ergab sich im Wesentlichen keine Rissentwicklung, wenn die Breite S nicht kleiner als 2 mm war. Mit der nicht kleiner als 3 mm ausgebildeten Breite S ergab sich eigentlich keine Rissentwicklung.

Überdies wurde das in den Fig. 10 und 12 zusammengefasste Experiment unter Verwendung der Pulverpressvorrichtung 10 in gleicher Weise ausgeführt, wobei der untere Stempel 24 eine Fasenbreite h von 0,05 mm hatte. Mit Ausnahme der Verwendung des unteren Stempels 24 wurde das Experiment unter denselben Bedingungen wie den obigen in den Fig. 10 und 12 zusammengefassten Experimenten durchgeführt und das erhaltene Ergebnis ist in Fig. 13 aufgezeigt.

Fig. 13 zeigt die Beziehung zwischen der Breite S, der Seitenfläche 96 und der Anzahl an Rissen.

Gemäß Fig. 13 ergibt sich im Wesentlichen keine Rissentwicklung, wenn die Breite S nicht kleiner als 1,7 mm ist. Mit einer Breite S von nicht weniger als 3 mm ergab sich tatsächlich keine Rissentwicklung.

Wie das oben beispielhaft dargestellt wurde, kann die Breite S weiter reduziert werden, wenn die Pulverpressvorrichtung 10 mit dem unteren Stempel 24 verwendet wird, der eine Fasenbreite h von nicht mehr als 0,5 mm aufweist. Deshalb kann der minimale Abstand zwischen dem oberen Stempel 26 und dem unteren Stempel 24, die einander angenähert wurden, reduziert werden, d. h. der Spalt zwischen einem Rand 108 des oberen Stempels 26 und dem Vorsprung 74 des unteren Stempels 24 beim Zusammenführen der beiden Stempel zueinander kann nicht kleiner als 1,7 mm sein.

Zum Vergleich, wenn der Presskörper 88 mit einer Seitenfläche 96 der Breite S von 1,7 mm gesintert wird, wird die Breite der Seitenfläche des Sinterkörpers 1,45 mm.

Es ist zu betonen, dass der Vorsprung 74 des unteren Stempels 24 in der Längsrichtung der Verdichtungsfläche 70 oder zumindest teilweise davon ausgebildet sein sollte.

Überdies sollte zumindest einer der Stempel eine Fasenbreite h von nicht mehr als 0,05 mm aufweisen.

Claims

1. Sinterstempel zum Pressen eines seltenen Erdmetall-Legierungspulvers (34), der eine Stempel-Pressfläche zum Pressen des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers aufweist, wobei die Stempel-Pressfläche einen Randabschnitt mit einem Vorsprung (4b) aufweist, der ein mit einer Fasenbreite von nicht mehr als 0,5 mm abgerundetes Ende (78) aufweist.

2. Sinterstempel zum Pressen eines seltenen Erdmetall-Legierungspulvers (34), der eine Stempel-Pressfläche zum Pressen des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers aufweist, wobei die Stempel-Pressfläche einen Vorsprung (4b) aufweist, und der Vorsprung eine Schräge (74) mit einer Oberflächenrauhigkeit Ra von nicht mehr als 1,0 mm hat.

3. Sinterstempel nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stempel-Pressfläche aus einem Legierungsstahl oder einer gesinterten Hartmetall-Legierung hergestellt ist.

4. Sinterstempel nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest der Vorsprung in der Stempel-Pressfläche eine HRA-Härte von nicht weniger als 75 und nicht größer als 93 aufweist.

5. Pulverpressvorrichtung zum Pressen eines seltenen Erdmetall-Legierungspulvers, die eine Pressform (22) mit einem Durchgangsloch (20) und einen in das Durchgangsloch (22) einzusetzenden Sinterstempel aufweist, wobei der Sinterstempel eine Stempel-Pressfläche zum Pressen des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers (34) aufweist, und die Stempel-Pressfläche einen Randbereich hat, der mit einem Vorsprung (4b) versehen ist, der ein mit einer Fasenbreite von nicht mehr als 0,5 mm abgerundetes Ende (78) hat.

6. Pulverpressvorrichtung 10 zum Pressen eines seltenen Erdmetall-Legierungspulvers 34, die eine Pressform (22) mit einem Durchgangsloch (20) und einem in das Durchgangsloch einzusetzenden Stempel aufweist, wobei der Stempel eine Stempel-Pressfläche zum Pressen des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers aufweist, und die Stempel-Pressfläche mit einem Vorsprung versehen ist, der eine Schräge (74) mit einer Oberflächenrauhigkeit Ra von nicht mehr als 1,0 mm hat.

7. Pulverpressverfahren unter Verwendung eines Sinterstempels und einer Pressform, wobei der Sinterstempel eine Stempel-Pressfläche zum Pressen des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers aufweist, die Stempel-Pressfläche einen Randbereich aufweist, der mit einem Vorsprung versehen ist, der ein mit einer Fasenbreite von nicht mehr als 0,5 mm abgerundetes Ende (78) hat, wobei die Pressform ein Durchgangsloch zum Einsetzen des Sinterstempels aufweist, und das Verfahren folgende Schritte umfasst:

- einen ersten Schritt der Zufuhr des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers in einen in dem Durchgangsloch ausgebildeten Hohlraum und
- einen zweiten Schritt des Pressens des in den Hohlraum eingefüllten seltenen Erdmetall-Legierungspulvers unter Verwendung des Sinterstempels.

8. Pulverpressverfahren unter Verwendung eines Sinterstempels und einer Pressform, wobei der Sinterstempel eine Stempel-Pressfläche zum Pressen des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers (34) aufweist, die Stempel-Pressfläche einen Vorsprung (4b) aufweist, der mit einer Schräge (74) versehen ist, deren Oberflächenrauhigkeit Ra nicht größer als 1,0 mm ist, wobei die Pressform ein Durchgangsloch zum Einsetzen des Sinterstempels aufweist, und das Verfahren umfasst:

- einen ersten Schritt der Zufuhr eines seltenen Erdmetall-Legierungspulvers in einen in dem Durchgangsloch ausgebildeten Hohlraum; und
- einen zweiten Schritt des Pressens des in den Hohlraum eingefüllten Erdmetall-Legierungspulvers unter Verwendung des Sinterstempels.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei zu dem seltenen Erdmetall-Legierungspulver ein Gleitmittel zugegeben wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das seltene Erdmetall-Legierungspulver in einem Härtebadverfahren hergestellt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei ein Presskörper (88) in dem zweiten Verfahrensschritt eine Dichte von 3,90 g/cm³ bis 4,60 g/cm³ aufweist, nachdem er gepresst wurde.

12. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei der zweite Verfahrensschritt das Anwenden eines Magnetfeldes zum Ausrichten des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers in einer zum Pressen durch den Sinterstempel vertikalen Richtung mit einschließt.

13. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei ein Paar aus einem oberen und unteren Sinterstempel einschließlich des besagten Sinterstempels verwendet wird, wobei in dem zweiten Verfahrensschritt der obere Sinterstempel und der untere Sinterstempel mit einem Minimalabstand von nicht weniger als 1,7 mm einander angenähert werden.

14. Pulverpressverfahren unter Verwendung einer Pressvorrichtung mit einer Pressform mit einem Durchgangsloch, und einem Paar aus einem oberen und unteren Sinterstempel, wobei mindestens ein Stempel der beiden Sinterstempel eine Stempel-Pressfläche zum Pressen des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers aufweist, die einen Randbereich mit einem Vorsprung aufweist, umfassend die Verfahrensschritte:

- einen ersten Schritt der Zufuhr eines seltenen Erdmetall-Legierungspulvers in einen in dem Durchgangsloch ausgebildeten Hohlraum; und
- einen zweiten Schritt des Pressen des in den Hohlraum eingefüllten seltenen Erdmetall-Legierungspulvers unter Verwendung des oberen und unteren Sinterstempels, wobei der obere Stempel und der untere Stempel mit einem minimalen Abstand von nicht weniger als 1,7 mm einander angenähert werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7, 8 oder 14, wobei der zweite Verfahrensschritt das Anwenden eines Magnetfeldes enthält, das nicht kleiner als 0,5 MA/m zur Ausrichtung des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers ist.

16. Presskörper (88), der durch ein Pulverpressverfahren unter Verwendung eines Sinterstempels und einer Pressform hergestellt ist, wobei der Sinterstempel eine Stempel-Pressfläche zum Pressen des seltenen Erdmetall-Legierungspulvers aufweist und die Stempel-Pressfläche einen Randbereich aufweist, der mit einem Vorsprung versehen ist, der ein mit einer Fasenbreite von nicht mehr als 0,5 mm abgerundetes Ende hat, wobei die Pressform ein Durchgangsloch zum Einsetzen des Sinterstempels aufweist und das Verfahren umfasst:

- einen ersten Schritt der Zufuhr eines seltenen Erdmetall-Legierungspulvers in einen in dem Durchgangsloch ausgebildeten Hohlraum; und
- einen zweiten Schritt des Pressens des in den Hohlraum eingefüllten seltenen Erdmetall-Legierungspulvers unter Verwendung des Sinterstempels.

17. Presskörper, der durch ein Pulverpressverfahren unter Verwendung eines Sinterstempels und einer Pressform hergestellt ist, wobei der Sinterstempel eine Stempel-Pressfläche zum Pressen des seltenen Erdmetall-Legieungspulvers aufweist, die einen Vorsprung aufweist, der mit einer Schräge versehen ist, die eine Oberflächenrauhigkeit Ra von nicht mehr als 1,0 mm hat, wobei die Pressform ein Durchgangsloch zum Einsetzen des Sinterstempels aufweist, und das Verfahren umfasst:

18. Presskörper (88) aus einem seltenen Erdmetall-Legierungspulver (34), der aufweist:
eine konvex ausgebildete Hauptfläche (90);
eine andere konkav ausgebildete Hauptfläche (92);
eine von einem Rand der besagten anderen Hauptfläche (92) sich erstreckende Schräge (94);
und eine Seitenfläche (96) mit einer Breite, die nicht größer als 1,7 mm ist und zwischen der Hauptfläche und der Schräge ausgebildet ist.

19. Presskörper aus einem seltenen Erdmetall-Legierungspulver, der aufweist:
eine konvex ausgebildete Hauptfläche (90);
eine konkav ausgebildete andere Hauptfläche (92);
eine sich von einem Rand der besagten anderen Hauptfläche (92) erstreckenden Schräge (94); und
eine zwischen der Hauptfläche und der Schräge ausgebildete Seitenfläche (96);
wobei die Hauptfläche (90) eine Maximalhöhe H und die Seitenfläche (96) eine Breite S hat, wobei das Verhältnis S/H nicht kleiner als 0,15 ist.

20. Sinterkörper aus einem seltenen Erdmetall-Legierungspulver, der aufweist:
eine konvex ausgebildete Hauptfläche (90);
eine andere konkav ausgebildete Hauptfläche (92);
eine sich von einem Rand der besagten anderen Hauptfläche erstreckende Schräge (94); und
eine Seitenfläche (96), die eine Breite aufweist, die nicht kleiner als 1,45 mm ist und zwischen der besagten Hauptfläche (90) und der Schräge ausgebildet ist.

21. Sinterkörper aus einem seltenen Erdmetall-Legierungspulver, der aufweist:
eine konvex ausgebildete Hauptfläche (90);
eine andere konkav ausgebildete Hauptfläche (92);
eine sich von einem Rand der anderen besagten Hauptfläche erstreckenden Schräge (94); und
eine zwischen der Hauptfläche (90) und der Schräge (94) ausgebildete Seitenfläche;
wobei die Hauptfläche (90) eine Maximalhöhe H und die Seitenfläche eine Breite S hat, wobei das Verhältnis S/H nicht kleiner als 0,15 ist.

22. Schwingspulenmotor, in dem ein Sinterkörper eines seltenen Erdmetall-Legierungspulvers verwendet wird, wobei der Sinterkörper aufweist:
eine konvex ausgebildete Hauptfläche (90);
eine konkav ausgebildete andere Hauptfläche (92);
eine sich von einem Rand der besagten anderen Hauptfläche erstreckenden Schräge (94); und
eine Seitenfläche (96), die eine Breite hat, die nicht größer als 1,45 mm ist und die zwischen der besagten Hauptfläche (90) und der Schräge (94) ausgebildet ist.

23. Schwingspulenmotor, in dem einen Sinterkörper eines seltenen Erdmetall-Legierungspulvers verwendet wird, wobei der Sinterkörper aufweist:
eine konvex ausgebildete Hauptfläche (90);
eine konkav ausgebildete andere Hauptfläche (92);
eine sich von einem Rand der besagten anderen Hauptfläche erstreckenden Schräge (94); und
eine Seitenfläche (96), die zwischen der Hauptfläche (90) und der Schräge ausgebildet ist, wobei die Hauptfläche (90) eine Maximalhöhe H hat, die Seitenfläche eine Breite S hat und das Verhältnis S/H nicht kleiner als 0,15 ist.