專利名稱：金屬粉末表觀密度測定方法和裝置、混合粉末制造方法和裝置及粉末成形體制造方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬粉末或含有金屬粉末的混合粉末的表觀密度測定方法和裝置。本發(fā)明特別涉及可以在不中斷通過將原料粉末和副原料(粉末或液體)以預(yù)定比例配合井利用混合機(jī)進(jìn)行混合而制造具有所期望的表觀密度的金屬粉末或含有金屬粉末的混合粉末的エ藝、或者粉末成形體的制造エ藝的情況下，在線測定金屬粉末的表觀密度的表觀密度測定方法。另外，本發(fā)明還涉及使用上述測定方法制造所期望的表觀密度的混合粉末的方法以及制造粉末成形體的方法。
背景技術(shù)：
粉末冶金技術(shù)是通過將作為原材料的金屬粉末填充到預(yù)定形狀的模具中并進(jìn)行加壓成形而制成粉末成形體、然后燒結(jié)該粉末成形體而制成燒結(jié)體的技木。并且，可以根據(jù)需要利用機(jī)床對該燒結(jié)體實(shí)施精加工，由此將其最終加工成具有預(yù)定尺寸、形狀的機(jī)械部件。另外，在要求高強(qiáng)度的情況下，有時(shí)也在燒結(jié)后或精加工后實(shí)施滲碳處理、光亮淬火等熱處理。近年來，伴隨著該粉末冶金技術(shù)的進(jìn)步，逐漸能夠以高的尺寸精度將復(fù)雜形狀的機(jī)械部件制造成與最終形狀極為接近的形狀(所謂的近終形)。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠簡化或省略精加工，從而大幅地降低制造成本。另外，使用根據(jù)目的向金屬粉末中添加了石墨粉、合金粉末和潤滑劑等的混合粉末，并適當(dāng)選擇作為原材料的粉末的種類和各種添加劑，由此，能夠制造具有與用途對應(yīng)的各種特性的機(jī)械部件。隨著上述技術(shù)的發(fā)展，目前利用粉末冶金技術(shù)制造的各種機(jī)械部件被應(yīng)用于各種領(lǐng)域。另外，燒結(jié)前粉末成形體的尺寸、重量、密度等的不均，成為作為最終制品的燒結(jié)體(機(jī)械部件)的不均(尺寸、特性等的不均)的原因。因此，為了提高機(jī)械部件的質(zhì)量，優(yōu)選極カ抑制燒結(jié)前粉末成形體的尺寸、重量、密度等的不均。粉末成形體的尺寸、重量、密度等的不均的主要原因在干，將作為原材料的粉末填充到模具中時(shí)在模具內(nèi)的填充密度的不均，在抑制該填充密度的不均方面，使作為原材料的粉末的表觀密度穩(wěn)定化是極為有效的。即，燒結(jié)體(機(jī)械部件)的尺寸/特性的穩(wěn)定性主要取決于作為原材料的粉末的表觀密度的穩(wěn)定性。如上所述，在利用粉末冶金技術(shù)來制造具有與用途對應(yīng)的所期望的特性且尺寸等的不均少的高質(zhì)量的機(jī)械部件時(shí)，使作為原材料的粉末的表觀密度穩(wěn)定化是極為重要的。在此，金屬粉末的表觀密度一般通過JIS Z 2504中規(guī)定的方法進(jìn)行測定。該方法中，在一定條件下將作為被測物的粉末裝入一定容積的容器中，測定容器內(nèi)的粉末重量，用測得的粉末重量除以容器的容積，由此求出粉末的表觀密度。但是，JIS Z 2504中規(guī)定的粉末的表觀密度測定方法中，需要對作為被測物的粉末進(jìn)行取樣。如果是混合機(jī)、料斗、給料器內(nèi)的粉末，也可以進(jìn)行取樣測定，但在取樣測定中，需要暫時(shí)停止混合作業(yè)、成形作業(yè)而進(jìn)行取樣，因此不能在線且連續(xù)地進(jìn)行測定。
由于這種情況，例如專利文獻(xiàn)I中公開了粉末成形體用金屬粉末的表觀密度自動(dòng)測定裝置。專利文獻(xiàn)I所記載的技術(shù)中，使用具有收容來自粉末供給單元的金屬粉末、并反復(fù)進(jìn)行沿橫向移動(dòng)而使該收容的金屬粉末落入并填充在成形用模具腔內(nèi)的動(dòng)作的給料器的金屬粉末成形裝置，基于對上述給料器內(nèi)收容的金屬粉末的電容進(jìn)行測定的粉末電容測定單元的測定值，計(jì)算上述給料器內(nèi)收容的金屬粉末的表觀密度。因此，利用該技術(shù)，能夠不阻礙基本的粉末成形エ藝的進(jìn)行且迅速地測定粉末成形用金屬粉末的表觀密度。專利文獻(xiàn)I :日本特開2005-199306號公報(bào)根據(jù)專利文獻(xiàn)I中記載的技術(shù)，可以在粉末成形體制造線中進(jìn)行在線測定。但是，該技術(shù)中，使用具有設(shè)置了絕緣體的一對電極的棒狀探針作為測定給料器內(nèi)收容的金屬粉末的電容的単元，通過將該探針插入給料器內(nèi)來測定給料器內(nèi)收容的金屬粉末的電容。即，專利文獻(xiàn)I中記載的技術(shù)中，需要使作為粉末電容測定單元的探針接觸要測定表觀密度的金屬粉末，因此存在必須改造收容金屬粉末的容器本身(給料器)并將探針組裝進(jìn)去的問 題。而且，在基于金屬粉末的電容的測定值計(jì)算金屬粉末的表觀密度吋，由于金屬粉末為導(dǎo)體且電容非常小，因此存在不能正確地測定金屬粉末的表觀密度的問題。另外，通常在制造粉末成形體時(shí)，在粉末成形體的制造線中將作為原材料的粉末儲(chǔ)存在料斗中，然后通過給料器填充到模具中并供于加壓成形。但是，粉末的表觀密度根據(jù)氣溫、濕度等環(huán)境因素而變化。因此，例如即使是確定在測定室內(nèi)具有所期望的表觀密度的粉末，也有可能在與測定室的環(huán)境不同的制造線中偏離所期望的表觀密度，從而給最終制品的質(zhì)量帶來不良影響。因此，在對粉末進(jìn)行加壓成形而制造粉末成形體時(shí)，優(yōu)選粉末成形體的制造線中粉末的表觀密度是穩(wěn)定的。另外，如果能夠在線測定料斗中或給料器中的粉末的表觀密度，則即使在確認(rèn)了粉末的表觀密度不均的情況下，通過根據(jù)該不均適當(dāng)?shù)卣{(diào)整成形條件，也能夠抑制粉末成形體的不均，進(jìn)而維持最終制品的質(zhì)量。另外，由于作為原材料的粉末的表觀密度是左右最終制品的質(zhì)量等的重要因素，因此在制造作為原材料的粉末時(shí)，重要的是所制得的粉末具有所期望的表觀密度。在此，作為原材料的粉末通常可以通過向原料粉末中添加副原料(粉末或液體)并利用混合機(jī)進(jìn)行混合而得到，但混合機(jī)內(nèi)的粉末的表觀密度是根據(jù)混合狀態(tài)而時(shí)刻變化的。而且，如前所述，粉末的表觀密度也會(huì)根據(jù)氣溫、濕度等環(huán)境要素而變化。因此，為了得到所期望的表觀密度，優(yōu)選能夠在混合過程中在線測定混合機(jī)內(nèi)的粉末的表觀密度。如果能夠在線測定上述表觀密度，則通過在測定混合機(jī)內(nèi)的混合粉末的表觀密度的同時(shí)進(jìn)行混合、并調(diào)整混合條件以使在達(dá)到預(yù)定表觀密度的時(shí)刻停止混合，從而能夠高精度地調(diào)整混合粉末的表觀密度。由于上述原因，在粉末冶金的技術(shù)領(lǐng)域中，迫切希望建立能夠高精度且在粉末制造線、粉末成形體制造線中在線地測定作為原材料的粉末的表觀密度的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明有利地解決了上述現(xiàn)有技術(shù)所具有的問題，其目的在于，提供ー種表觀密度測定方法，其可以在不中斷通過將原料粉末和副原料(粉末或液體)以預(yù)定比例配合并利用混合機(jī)進(jìn)行混合而制造具有所期望的表觀密度的金屬粉末或含有金屬粉末的混合粉末的エ藝、或者粉末成形體的制造エ藝的情況下，利用在線且非接觸的方法高精度地測定金屬粉末的表觀密度。為了解決上述問題，本發(fā)明人對高精度且非接觸地測定容器內(nèi)收容的金屬粉末的表觀密度的方法進(jìn)行了深入研究。通常，金屬的相對磁導(dǎo)率高于空氣，因此可推測出，伴隨著容器內(nèi)所收容的金屬粉末的表觀密度的變化，即，伴隨著金屬粉末和空氣的占有率的變化，容器內(nèi)的磁特性發(fā)生變化。并且，由于每種物質(zhì)的相對磁導(dǎo)率都不同，因此可推測出，就含有金屬粉末的混合粉末而言，伴隨著空氣的占有率的變化以及混合粉末中所含的各種粉末(原料粉末和副原料)的配比的變化，磁特性也發(fā)生變化。因此，本發(fā)明人著眼于使用磁通作為可非接觸地測 定金屬粉末的表觀密度的媒介。作為容器的材質(zhì)，只要適當(dāng)選擇對磁通沒有影響的(非磁性的)材質(zhì)即可，可以從容器外部對容器內(nèi)收容的金屬粉末外加磁通并檢測容器內(nèi)的磁通的變化。然后，本發(fā)明人進(jìn)行了進(jìn)ー步的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在對容器內(nèi)收容的金屬粉末外加交流磁通的情況下，容器內(nèi)收容的金屬粉末的表觀密度與穿過該金屬粉末的交流磁通的振幅之間顯示出相關(guān)性。另外發(fā)現(xiàn)，在將交流磁通作為媒介的非接觸測定中，通過將產(chǎn)生外加于金屬粉末的交流磁通的勵(lì)磁線圈、以及檢測穿過金屬粉末的交流磁通的檢測線圈配置在收容金屬粉末的容器的外部，能夠?qū)崿F(xiàn)簡便且高精度的測定。下面對完成本發(fā)明的見解的、用于考察容器內(nèi)收容的金屬粉末的表觀密度與穿過該金屬粉末的交流磁通的振幅的相關(guān)性的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論述。作為被測物粉末，使用純鐵粉(JFE鋼鐵株式會(huì)社制，商品名JIP_300A)。在寬100mm、長130mm、高60mm、壁厚O. 5mm的不銹鋼容器(不銹鋼的種類SUS304)的上部固定相同尺寸的框架(即中空的棱柱)，并將上述粉末收容到該容器中直至被固定的框架的約一半高度，然后使框架沿水平方向移動(dòng)，從而將在容器上面的粉末刮平。并且，在將粉末收容到容器中時(shí)，通過調(diào)整刮平前敲擊容器和框架整體的次數(shù)而調(diào)整成各種表觀密度。接著，對于容器內(nèi)的粉末，在設(shè)定電壓10mVp-p(Vp-p :電壓波形的峰-峰值)、頻率100Hz、1kHz、IOkHz的條件下，從容器外部產(chǎn)生正弦波信號，并通過勵(lì)磁線圈外加交流磁通，并且通過檢測線圈檢測穿過粉末的交流磁通，求出其振幅。交流磁通的外加和檢測通過圖4所示的方法(后述)進(jìn)行。另ー方面，對于上述容器中收容的粉末，由粉末的重量和容器的容積測定表觀密度。以穿過粉末的交流磁通的振幅為縱軸、由粉末的重量和容器的容積求出的表觀密度(Mg/m3)為橫軸，將交流磁通的振幅與表觀密度的關(guān)系示于圖I 3。圖I是將外加的交流磁通的頻率設(shè)定為IOOHz時(shí)的圖，圖2是將外加的交流磁通的頻率設(shè)定為IkHz時(shí)的圖，圖3是將外加的交流磁通的頻率設(shè)定為IOkHz時(shí)的圖。由圖I 3可明確，隨著表觀密度的増加，交流磁通的振幅也大致呈線性地増加，認(rèn)為兩者具有一定的相關(guān)性。本發(fā)明是基于上述見解而完成的，其主g如下。[I] ー種金屬粉末的表觀密度測定方法，其中，將金屬粉末收容于容器中，使用配置在所述容器外部的勵(lì)磁線圈對所述金屬粉末外加交流磁通，并使用配置在所述容器外部的檢測線圈對穿過所述金屬粉末的交流磁通進(jìn)行檢測，使用檢測得到的交流磁通的振幅和預(yù)先對所述金屬粉末的表觀密度與交流磁通的振幅的相關(guān)性制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線，求出所述金屬粉末的表觀密度。[2]如上述[I]所述的金屬粉末的表觀密度測定方法，其中，外加于所述金屬粉末的交流磁通的頻率為IOHz以上且IOkHz以下。[3]如上述[I]或[2]所述的金屬粉末的表觀密度測定方法，其中，所述金屬粉末為含有金屬粉末的混合粉末。[4] ー種混合粉末的制造方法，其中，在利用混合機(jī)制造含有金屬粉末的混合粉末時(shí)，在使用上述[3]所述的方法測定所述混合機(jī)中的混合粉末的表觀密度的同時(shí)進(jìn)行混合，并在得到預(yù)定的表觀密度的時(shí)刻終止所述混合。[5]如上述[4]所述的混合粉末的制造方法，其中，外加于所述混合粉末的交流磁通的頻率為IOHz以上且IOkHz以下。[6] ー種粉末成形體的制造方法，其中，在利用粉末成形體制造線將含有金屬粉末的混合粉末填充到模具中、并通過加壓成形制造粉末成形體時(shí)，使用上述[3]所述的方法在線測定所述粉末成形體制造線的給料器中的粉末的表觀密度，井根據(jù)該所測定的表觀密度調(diào)整填充于所述模具中的混合粉末的填充深度。[7]如上述[6]所述的粉末成形體的制造方法，其中，外加于所述混合粉末的交流磁通的頻率為IOHz以上且IOkHz以下。[8] ー種金屬粉末的表觀密度測定裝置，其具有容器，用于收容金屬粉末；勵(lì)磁線圈，配置于所述容器的外部，用于對所述金屬粉末外加交流磁通；檢測線圈，配置于所述容器的外部，用于對穿過所述金屬粉末的交流磁通進(jìn)行檢測；和計(jì)算機(jī)，利用預(yù)先制作并存儲(chǔ)的所述振幅與所述金屬粉末的表觀密度之間的關(guān)系，由通過所述檢測線圈檢測得到的交流磁通的振幅，計(jì)算所述金屬粉末的表觀密度。[9] ー種含有金屬粉末的混合粉末的制造裝置，其具有用于制造混合粉末的混合機(jī)和上述[8]所述的表觀密度測定裝置，且收容所述金屬粉末的容器為所述混合機(jī)。[10] ー種粉末成形體的制造裝置，其具有模具，用于填充含有金屬粉末的混合粉末并進(jìn)行加壓成形；給料器，用于將所述混合粉末供給于所述模具；和上述[8]所述的表觀密度測定裝置，其中，收容所述金屬粉末的容器為所述給料器。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，通過在收容金屬粉末的容器的外部配置交流磁通產(chǎn)生用線圈(勵(lì)磁 線圈)和交流磁通檢測用線圈(檢測線圈)的簡易設(shè)備，能夠高精度地測定金屬粉末的表觀密度。因此，可以在不停止制造線的情況下在線測定粉末成形體制造線的料斗、給料器中收容的粉末的表觀密度。另外，在通過將原料粉末和副原料以預(yù)定比例配合并利用混合機(jī)進(jìn)行混合而制造混合粉末的エ藝中，通過在線測定在混合機(jī)中正在混合的粉末的表觀密度，還能夠制造具有所期望的表觀密度的混合粉末，在產(chǎn)業(yè)上發(fā)揮出顯著的效果。而且，本發(fā)明也可以應(yīng)用于容器中收容的粉末為向金屬粉末中添加石墨粉等非金屬粉末、潤滑劑等而得到的混合粉末的情況。


圖I是表示穿過粉末的交流磁通(頻率IOOHz)的振幅(縱軸V)與粉末的表觀密度(橫軸Mg/m3)的相關(guān)性的圖。圖2是表示穿過粉末的交流磁通(頻率IkHz)的振幅與粉末的表觀密度的相關(guān)性的圖。圖3是表示穿過粉末的交流磁通(頻率IOkHz)的振幅與粉末的表觀密度的相關(guān)性的圖。圖4是模式地表示本發(fā)明的金屬粉末的表觀密度測定方法的說明圖。圖5是表示本發(fā)明的金屬粉末的表觀密度測定方法中在容器的外部配置勵(lì)磁線圈和檢測線圈的位置的其他例子的圖。圖6是表示本發(fā)明的金屬粉末的表觀密度測定方法的實(shí)施中優(yōu)選的裝置的一例的圖。標(biāo)號說明I…粉末2…容器3…勵(lì)磁線圈4…檢測線圈5…交流磁通10…函數(shù)發(fā)生器(信號發(fā)生器)2O…功率放大器(power amplifier)30…鎖定放大器40…記錄器50···Ρ((個(gè)人電腦)
具體實(shí)施例方式首先，對本發(fā)明的金屬粉末的表觀密度測定方法進(jìn)行說明。本發(fā)明的金屬粉末的表觀密度測定方法的特征在于，如圖4所示地將金屬粉末收容于容器中，使用配置在該容器外部的勵(lì)磁線圈對上述金屬粉末外加交流磁通，并使用配置在上述容器外部的檢測線圈對穿過上述金屬粉末的交流磁通進(jìn)行檢測，使用檢測得到的交流磁通的振幅和預(yù)先對上述金屬粉末的表觀密度與交流磁通的振幅的相關(guān)性制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線，求出上述金屬粉末的表觀密度。 在本發(fā)明中，為了對被測物外加交流磁通，并求出由被測物引起的交流磁通的變化，使被測物主要以強(qiáng)磁體作為對象。由此，本發(fā)明的被測物主要為強(qiáng)磁體金屬的金屬粉末。并且，本發(fā)明中的金屬粉末，不限于由I種金屬構(gòu)成的粉末，還包括混合了 2種以上金屬的粉末(至少任意ー種金屬為強(qiáng)磁體)、合金粉末。另外，本發(fā)明的被測物，除了為金屬粉末之外，也可以是還含有金屬粉末以外的粉末等的混合粉末(該混合粉末也被認(rèn)為是廣義的金屬粉末)。利用粉末冶金技術(shù)來制造粉末成形體時(shí)，通常使用在作為主要原料的金屬粉末中混合了石墨粉、潤滑劑粉末、粘合劑等副原料的混合粉末作為原材料。這樣，在添加了金屬粉末以外的副原料的混合粉末的情況下，混合粉末只要含有強(qiáng)磁體金屬的金屬粉末作為主要原料，則可以應(yīng)用本發(fā)明的測定方法。以下，除了特別說明的情況，混合粉末也稱為含金屬粉末。使收容金屬粉末或含有金屬粉末的混合粉末(以下有時(shí)也將兩者統(tǒng)ー簡稱為“粉末”)的容器的材質(zhì)為非磁性材質(zhì)。在容器的材質(zhì)為磁體時(shí)，配置在容器外部的勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的交流磁通以及通過檢測線圈檢測得到的交流磁通受到容器的影響，不能正確地進(jìn)行測定。并且，容器的材質(zhì)只要為非磁性材質(zhì)則沒有特別的限定，可以優(yōu)選使用奧氏體系不銹鋼、鋁、樹脂等。另外，容器的尺寸(容器的容積、厚度等)也沒有特別的限定，但從確保穿過被測物的磁通的量的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選容器的厚度薄。作為配置于容器外部的線圈、即產(chǎn)生外加于粉末的交流磁通的勵(lì)磁線圈、以及檢 測穿過粉末的交流磁通的檢測線圈，可以使用任意現(xiàn)有公知的線圈。勵(lì)磁線圈的圈數(shù)可以根據(jù)所期望產(chǎn)生的交流磁通而適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。檢測線圈的圈數(shù)可以根據(jù)所期望的檢測靈敏度而適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。另外，優(yōu)選在這些線圈中設(shè)置用于增大磁通的磁芯。在設(shè)置磁芯的情況下，可以根據(jù)外加于粉末的交流磁通的頻帶而適當(dāng)?shù)剡x擇鐵、鐵氧體等磁芯。圖4中，在收容了粉末I的容器2的一個(gè)側(cè)壁上沿上下方向并列地配置有勵(lì)磁線圈3和檢測線圈4。在這樣配置了勵(lì)磁線圈3和檢測線圈4的狀態(tài)下，由勵(lì)磁線圈3產(chǎn)生交流磁通5時(shí)，交流磁通5如圖中實(shí)線所示地穿過容器中收容的粉末1，然后被檢測線圈4檢測。另外，圖5中，將勵(lì)磁線圈3配置在容器2的一個(gè)側(cè)壁上，將檢測線圈4配置在容器2的另ー個(gè)側(cè)壁上。并且，在圖4和圖5中任意一種情況下，勵(lì)磁線圈3和檢測線圈4均可以固定在容器2上，也可以不固定在容器2上而獨(dú)立地設(shè)置。需要說明的是，線圈的配置方法不限于圖4、圖5。勵(lì)磁線圈3-檢測線圈4之間的距離L，只要是由勵(lì)磁線圈3產(chǎn)生并穿過粉末I的交流磁通5能夠通過檢測線圈4進(jìn)行檢測的距離，則沒有特別的限定。但是，如果距離L過近，則穿過粉末I的交流磁通5局限在局部。其結(jié)果是，難以測定收容于容器2中的粉末I整體的表觀密度(收容于容器2中的粉末I的平均表觀密度)，測定精度降低。另外，如果距離L過遠(yuǎn)，則難以通過檢測線圈4檢測到穿過粉末I的交流磁通5 (靈敏度下降)，因此測定精度降低。因此，勵(lì)磁線圈3與檢測線圈4之間的距離L，優(yōu)選根據(jù)作為被測物的粉末的種類、容器的厚度、由勵(lì)磁線圈3產(chǎn)生的交流磁通的頻率和振幅、檢測線圈4的檢測靈敏度等適當(dāng)?shù)卮_定。由勵(lì)磁線圈3產(chǎn)生的交流磁通的頻率，優(yōu)選為IOHz以上且IOkHz以下。如果上述頻率小于10Hz，則通過檢測線圈4檢測到的交流磁通的振幅變小，測定精度有可能降低。另一方面，如果上述頻率超過10kHz，則通過檢測線圈4檢測到的交流磁通的相位變化増大，振幅與表觀密度的相關(guān)性變得不充分。并且，上述頻率更優(yōu)選為IOOHz以上且IkHz以下。圖6示出了在實(shí)施本發(fā)明的金屬粉末的表觀密度測定方法時(shí)優(yōu)選使用的裝置的一例。該裝置除了具備上述的勵(lì)磁線圈3和檢測線圈4之外，還具備函數(shù)發(fā)生器(信號發(fā)生器)10、功率放大器(power amplifier) 20、鎖定放大器30、記錄器40、PC (個(gè)人電腦)50。并且，可以將這些置于移動(dòng)式工作臺等上，以便能夠容易地進(jìn)行移動(dòng)。預(yù)先在上述PC50中存儲(chǔ)預(yù)先對粉末I的表觀密度與穿過粉末I的交流磁通的振幅的相關(guān)性制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線的數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作方法如下對于每個(gè)作為被測物的粉末(混合粉末)，在各種表觀密度下，對粉末外加交流磁通，并測定穿過粉末的交流磁通的振幅。然后，由所得到的測定數(shù)據(jù)，通過最小二乗法求出例如“表觀密度=振幅XA+B(A、B為常數(shù))”中的常數(shù)A和B，由此能夠?qū)γ總€(gè)被測物制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。當(dāng)然，表觀密度與交流磁通的振幅的相關(guān)性并不限于這樣的一次函數(shù)，也可以是更復(fù)雜的曲線關(guān)系。另外，標(biāo)準(zhǔn)曲線也可以以表觀密度與振幅的函數(shù)或其系數(shù)的形式存儲(chǔ)于PC50中(例如對每個(gè)對象粉末存儲(chǔ)上述常數(shù)A、B等)。S卩，PC50可以為如下構(gòu)成利用預(yù)先制作并存儲(chǔ)的上述振幅與上述金屬粉末的表觀密度之間的關(guān)系，由通過上述檢測線圈檢測得到的交流磁通的振幅，能夠計(jì)算上述金屬粉末的表觀密度。在收容了粉末I的容器2的外部以預(yù)定距離L配置勵(lì)磁線圈3和檢測線圈4之后，由函數(shù)發(fā)生器(信號發(fā)生器)10產(chǎn)生的正弦波信號被功率放大器(power amplifier) 20放大，利用勵(lì)磁線圈3產(chǎn)生交流磁通，并外加于容器2中收容的粉末I。通過檢測線圈4檢測穿過粉末I的交流磁通5，通過鎖定放大器30測定振幅，并被記錄器40記錄。然后，將記錄器40中記錄的振幅與PC50中的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比對，求出粉末I的表觀密度。如上所述，本發(fā)明可以通過不在收容了粉末I的容器2中插入探針等而在容器2的外部配置勵(lì)磁線圈3和檢測線圈4的簡易裝置測定粉末I的表觀密度。因此，根據(jù)本發(fā)明，通過在粉末成形體的制造線中的料斗、給料器的外部配置勵(lì)磁線圈3和檢測線圈4，能夠在線且簡便地測定收容(或填充)于它們內(nèi)部的粉末的表觀密度。另外，如果將上述裝置置于移動(dòng)式工作臺等以便能夠容易地移動(dòng)，則還能夠使其移動(dòng)到粉末成形體的制造線中的料斗、給料器的附近。給料器的形式?jīng)]有特別的限制，例如可以例示具備給料盒的給料器(將給料盒作為上述容器2)。接著，對本發(fā)明的混合粉末的制造方法進(jìn)行說明。本發(fā)明的混合粉末的制造方法應(yīng)用了上述本發(fā)明的表觀密度測定方法。S卩，本發(fā)明的混合粉末的制造方法中，在通過向主要原料粉末(金屬粉末)中添加副原料并利用混合機(jī)進(jìn)行混合而制造混合粉末吋，使用配置于上述混合機(jī)外部(即進(jìn)行粉末的混合的容器部分的外部)的勵(lì)磁線圈對上述混合機(jī)中的混合粉末外加交流磁通，并通過配置于上述混合機(jī)外部的檢測線圈對穿過上述混合粉末的交流磁通進(jìn)行檢測。然后，持續(xù)進(jìn)行混合，直到檢測得到的交流磁通的振幅達(dá)到與使用預(yù)先對上述粉末的表觀密度與交流磁通的振幅的相關(guān)性制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線得到的所期望的表觀密度相當(dāng)?shù)恼穹鶠橹?，將上述混合機(jī)中的混合粉末作為具有預(yù)定表觀密度的混合粉末。通常，在混合不同種類的粉末時(shí)，隨著混合的進(jìn)行，表觀密度發(fā)生變化。例如，混合粗粉末和細(xì)粉末時(shí)，細(xì)粉末進(jìn)入粗粉末的間隙而使表觀密度増大。另外，混合附著力大的粉末時(shí)，表觀密度降低。此外，表觀密度根據(jù)混合的進(jìn)行程度(均勻性的程度)而變化。在通過向主要原料粉末中添加副原料(粉末或液體)并利用混合機(jī)進(jìn)行混合而制造混合粉末時(shí)，通過在利用本發(fā)明的表觀密度測定方法測定混 合機(jī)內(nèi)的混合粉末的表觀密度的同時(shí)對粉末進(jìn)行混合，能夠在線測定混合粉末的表觀密度。即，根據(jù)本發(fā)明的粉末制造方法，能夠在不停止混合機(jī)進(jìn)行取樣的情況下，在持續(xù)混合作業(yè)的同時(shí)測定混合粉末的表觀密度，因此，能夠顯著地提高粉末制造的作業(yè)效率。另外，能夠得到所期望的表觀密度的混合粉末。
實(shí)施例(I)混合機(jī)中的混合粉末的表觀密度測定使用圖6所示的裝置，測定混合機(jī)中的混合粉末的表觀密度。使用ホソカワミクαン株式會(huì)社制的錐型螺旋式混合機(jī)(混合容積10升)作為混合機(jī)。在SUS304制的圓錐形混合容器的外側(cè)沿上下方向配置勵(lì)磁線圈3和檢測線圈4。線圈設(shè)為具備鐵氧體磁芯的線圈，將勵(lì)磁線圈3的圈數(shù)設(shè)為100，將檢測線圈4的圈數(shù)設(shè)為200。另外，將勵(lì)磁線圈3配置在上方、檢測線圈4配置在下方，將兩者間的距離L設(shè)為40mm，并將從容器底面到檢測線圈4的距離設(shè)為100_。接著，使用函數(shù)發(fā)生器10產(chǎn)生正弦波信號(設(shè)定電壓50mVp_p、頻率500Hz)，在 被功率放大器20放大后，由勵(lì)磁線圈2外加交流磁通。通過檢測線圈4對穿過容器中收容的粉末的交流磁通進(jìn)行檢測，并利用鎖定放大器30測定其振幅。使用純鐵粉(JFE鋼鐵株式會(huì)社制，商品名JIP-301A)作為主要原料，將9720g投入混合機(jī)中。根據(jù)Jis Z 2504測定的純鐵粉的表觀密度為2.92Mg/m3。接著，向混合機(jī)中投入作為副原料的銅粉(福田金屬箔エ業(yè)株式會(huì)社制，電解銅粉，商品名CE-25)200g、石墨粉(日本石墨エ業(yè)株式會(huì)社制，商品名CPB-K)80g以及作為潤滑劑的硬脂酸鋅(日油株式會(huì)社制，ジンクステァレー卜)80g，在使螺桿的自轉(zhuǎn)速為180rpm、公轉(zhuǎn)速為6rpm的條件下進(jìn)行混合。首先，為了制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，按照以下方法的混合過程中，通過檢測線圈4測定交流磁通?；旌?分鐘后，將混合粉末排出。根據(jù)JIS Z2504測定排出的混合粉末的表觀密度，表觀密度為3. 05Mg/m3。將排出的混合粉末再次投入混合機(jī)中，在上述條件下混合30分鐘后排出。根據(jù)JIS Z 2504測定排出的混合粉末的表觀密度，表觀密度為3. 26Mg/m3。由如上求出的表觀密度和剛要從混合機(jī)中排出混合粉末前的交流磁通，使用“表觀密度=交流磁通的振幅XA+B(A、B為常數(shù))”，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。通過最小二乗法由測定結(jié)果求出常數(shù)A和B，結(jié)果得到常數(shù)A和B為“A = 34. 946，B = -14. 782”。接著，將目標(biāo)表觀密度設(shè)為3. 20Mg/m3,通過上述的方法進(jìn)行混合，并且在測定交流磁通的振幅的同時(shí)監(jiān)測基于標(biāo)準(zhǔn)曲線求出的表觀密度。然后，在達(dá)到目標(biāo)表觀密度的時(shí)刻終止混合，并排出混合粉末。根據(jù)Jis Z 2504測定排出的混合粉末的表觀密度。如上地分3批次進(jìn)行混合，將混合所需的時(shí)間和所得混合粉末的表觀密度的測定結(jié)果示于表I。另外，使用根據(jù)JIS Z 2504測定的表觀密度為2. 98Mg/m3的純鐵粉作為主要原料，同樣地分3批次進(jìn)行混合，并將混合所需的時(shí)間和所得到的混合粉末的表觀密度的測定結(jié)果ー并示于表I。所得到的混合粉末的表觀密度為3. 19 3. 21Mg/m3，得到了接近目標(biāo)表觀密度3. 20Mg/m3的值。即，通過本發(fā)明的表觀密度測定方法，能夠在線檢測混合粉末的表觀密度，并且，通過調(diào)整混合時(shí)間，能夠制作目標(biāo)表觀密度的混合粉末。表I
權(quán)利要求
1.一種金屬粉末的表觀密度測定方法，其中，將金屬粉末收容于容器中，使用配置在所述容器外部的勵(lì)磁線圈對所述金屬粉末外加交流磁通，并使用配置在所述容器外部的檢測線圈對穿過所述金屬粉末的交流磁通進(jìn)行檢測，使用檢測得到的交流磁通的振幅和預(yù)先對所述金屬粉末的表觀密度與交流磁通的振幅的相關(guān)性制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線，求出所述金屬粉末的表觀密度。
2.如權(quán)利要求I所述的金屬粉末的表觀密度測定方法，其中，外加于所述金屬粉末的交流磁通的頻率為IOHz以上且IOkHz以下。
3.如權(quán)利要求I或2所述的金屬粉末的表觀密度測定方法，其中，所述金屬粉末為含有金屬粉末的混合粉末。
4.一種混合粉末的制造方法,其中,在利用混合機(jī)制造含有金屬粉末的混合粉末時(shí)，在使用權(quán)利要求3所述的方法測定所述混合機(jī)中的混合粉末的表觀密度的同時(shí)進(jìn)行混合，并在得到預(yù)定的表觀密度的時(shí)刻終止所述混合。
5.如權(quán)利要求4所述的混合粉末的制造方法，其中，外加于所述混合粉末的交流磁通的頻率為IOHz以上且IOkHz以下。
6.一種粉末成形體的制造方法，其中，在利用粉末成形體制造線將含有金屬粉末的混合粉末填充到模具中、并通過加壓成形制造粉末成形體時(shí)，使用權(quán)利要求3所述的方法在線測定所述粉末成形體制造線的給料器中的粉末的表觀密度，并根據(jù)該所測定的表觀密度調(diào)整填充于所述模具中的混合粉末的填充深度。
7.如權(quán)利要求6所述的粉末成形體的制造方法，其中，外加于所述混合粉末的交流磁通的頻率為IOHz以上且IOkHz以下。
8.一種金屬粉末的表觀密度測定裝置，其具有 容器，用于收容金屬粉末； 勵(lì)磁線圈，配置于所述容器的外部，用于對所述金屬粉末外加交流磁通； 檢測線圈，配置于所述容器的外部，用于對穿過所述金屬粉末的交流磁通進(jìn)行檢測；和 計(jì)算機(jī)，利用預(yù)先制作并存儲(chǔ)的所述振幅與所述金屬粉末的表觀密度之間的關(guān)系，由通過所述檢測線圈檢測得到的交流磁通的振幅，計(jì)算所述金屬粉末的表觀密度。
9.一種含有金屬粉末的混合粉末的制造裝置，其具有用于制造混合粉末的混合機(jī)和權(quán)利要求8所述的表觀密度測定裝置，且收容所述金屬粉末的容器為所述混合機(jī)。
10.一種粉末成形體的制造裝置，其具有 模具，用于填充含有金屬粉末的混合粉末并進(jìn)行加壓成形； 給料器，用于將所述混合粉末供給于所述模具；和 權(quán)利要求8所述的表觀密度測定裝置， 其中，收容所述金屬粉末的容器為所述給料器。
全文摘要
本發(fā)明提供金屬粉末表觀密度測定方法和裝置、混合粉末制造方法和裝置及粉末成形體制造方法和裝置。所述金屬粉末表觀密度測定方法中，將金屬粉末收容于容器中，使用配置在所述容器外部的勵(lì)磁線圈對所述金屬粉末外加交流磁通，并使用配置在所述容器外部的檢測線圈對穿過所述金屬粉末的交流磁通進(jìn)行檢測，使用檢測得到的交流磁通的振幅和預(yù)先對所述金屬粉末的表觀密度與交流磁通的振幅的相關(guān)性制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線，求出所述金屬粉末的表觀密度，由此，可以在不中斷制造混合粉末的工藝、粉末成形體的制造工藝的情況下利用在線且非接觸的方法，高精度地測定金屬粉末的表觀密度。
文檔編號B22F1/00GK102636410SQ20111026312
公開日2012年8月15日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月9日
發(fā)明者前谷敏夫, 加藤宏晴 申請人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社