JPH0210093Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はセラミツク粉末や金属粉末等の被処理
物から押圧焼結体を製造したり、金属材料等の被
処理物を拡散接合させるホツトプレス装置に係
り、特にホツトプレス処理完了後冷却過程のモー
ルド割れが防止できるホツトプレス装置における
モールド割れ防止装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般にホツトプレス装置は高温下の不活性ガス
雰囲気中で被処理物を圧縮して熱間加圧するもの
であり、セラミツク粉末、金属粉末或いはこれら
の混合物等からなる被処理物から焼結体を製造し
たり、超硬合金の残留空孔を圧潰してそれを除去
したり、金属材料を拡散接合するなどの種々の製
造や金属処理に使用されている。

従来、特に縦二分割の前ドア開閉式の一軸加圧
型ホツトプレス装置は第５図に示すように成つて
いる。図示するように断熱壁３の内設された水冷
二重壁式の炉体容器２内には上記断熱壁３の内壁
面に沿つて断熱壁３と間隔を隔ててヒータ２２が
設けられて、加熱室４が形成されている。炉体容
器２内は真空或いは不活性ガス雰囲気と成つてい
る。

また、上記加熱室４の内部には直状内径を有す
る筒体状のモールド６が設けられており、モール
ド６の下部開口部にはこの開口部を閉塞すると共
に、モールド６を支承する下部パンチ９をその上
部に具備した下部プレスラム８が設けられてい
る。この下部パンチ９上に被処理物５が載置さ
れ、更に被処理物５上にはモールド６の上部開口
部から上部パンチ１１が挿入されている。また、
その上方には上記モールド６の上部開口部から上
部パンチ１１を介して被処理物５を押圧すべく、
その軸方向に出没自在に挿入される上部プレスラ
ム１０が設けられている。上記モールド６と下部
パンチ９と上部パンチ１１とは例えば黒鉛によつ
て形成されている。また、被処理物５の押圧は上
部プレスラム１０に例えば押圧用油圧シリンダ
（図示せず）等を接続して成されている。尚、押
圧用の油圧シリンダ（図示せず）は上記以外に下
部プレスラム８に接続される場合と、上部プレス
ラム１０と下部プレスラム８との両方に接続され
る場合とがある。

上述の如く、被処理物５は真空又は不活性ガス
雰囲気下で高温に加熱されながら軸方向に加圧さ
れホツトプレス処理されるが、ホツトプレス処理
完了後は炉内で冷却される。この冷却過程におい
て被処理物５が未だ高温状態である内は押圧は継
続され、ある程度降温されて押圧処理完了後は、
押圧を解除した状態で炉内冷却される。

［考案が解決しようとする問題点］ ところで、この従来例の一軸加圧型のホツトプ
レス装置２３にあつては次の如き問題点があつ
た。

前述の如く、ホツトプレス装置２３のモールド
６材としては一般に黒鉛が採用されているが、こ
れは圧力に強く、熱効率が良く、酸化しにくい等
良好な材料である。然しながら、被処理物５の熱
膨脹率がモールド６の熱膨脹率より小さいか、或
いは冷却過程での高温に伴い逆に熱膨脹するよう
な性状の被処理物５をホツトプレス処理するよう
な場合、昇温過程や均熱過程においては、モール
ド６の熱膨脹量は被処理物の熱膨脹量よりも大き
いが、押圧処理に追従して、モールド６には被処
理物５からの内圧が掛かることになる。また、更
にモールド６の内外面温度差による熱応力がモー
ルド６に働く。前者のモールド６の内壁に被処理
物５からの内圧が掛かる問題に対しては、モール
ド６の壁厚をその内圧に耐え得る厚さにすればモ
ールド６が割れるのを回避できる。

後者のモールド６に熱応力が働く問題に対して
は、急速な昇温を避け、モールド６の内外面の温
度差を小さくすればモールド６が割れるのを回避
できる。

ところが、冷却過程においては、モールド６の
外面から放熱するためモールド６がホツトプレス
処理された被処理物５より先に低温となり、且つ
熱膨脹率の関係も加わつて、モールド６の熱収縮
量はホツトプレス処理された被処理物５の熱収縮
量よりも大きくなる。従つて押圧力を解除しても
従来例にあつてはモールド６とホツトプレス処理
された被処理物５とが密着されたままであるの
で、モールド６の熱収縮がホツトプレス処理され
た被処理物５に拘束される程度は顕著となり、そ
の結果、過大な内圧がモールド６の内壁に働き、
モールド６が割れを引き起こすという問題があつ
た。

上記に関しても、冷却速度を遅くし、除冷する
ことが考えられるが、冷却時間が非常に長くなる
という問題があつた。

このモールド６の割れはホツトプレス装置２３
の生産性を阻害するものである。

［考案の目的］ 本考案はホツトプレス装置における問題点を解
決すべく創案されたものである。

本考案の目的は、モールドより熱膨脹率の小さ
い被処理物をホツトプレス処理するに際して、ホ
ツトプレス処理完了後の冷却過程のモールドの割
れが防止できるホツトプレス装置におけるモール
ド割れ防止装置を提供するものである。

［考案の概要］ 上記目的を達成するために本考案は一軸加圧型
ホツトプレス装置の炉内に上部開口部から下部開
口部に至つて順次内径が拡開された筒体状のモー
ルドと、その内壁に密着させた筒体状のスリーブ
と、このモールドの下部開口部を閉塞すると共
に、モールドを支承する下部プレスラムと、その
直下にこのモールドの別の支持機構を設け、押圧
用油圧シリンダを取付けない側のプレスラムにプ
レス荷重を支持する着脱可能なクサビ機構と、こ
のプレスラムの昇降機構とを設けて構成し、、上
記モールドの内径がその上部開口部から下部開口
部に至つて順次拡開されたことにより、上記下部
プレスラムの昇降機構によつて上記モールド内か
ら下部にホツトプレス処理された被処理物が上記
下部プレスラムに載置されて取り出されて、これ
らモールドとホツトプレス処理された被処理物と
の間に間隙が形成され、ホツトプレス処理完了後
の冷却過程における上記モールドの熱収縮量が上
記ホツトプレス処理された被処理物の熱収縮量よ
り大きくとも、上記モールドの熱収縮は上記ホツ
トプレス処理された被処理物によつて拘束される
ことなく、上記モールドの内壁に内圧は掛らず、
モールド割れが防止できるものである。

［実施例］ 次に本考案の一実施例を添付図面に従つて詳述
する。

第１図及び第３図は縦２分割の前ドア開閉式ホ
ツトプレス装置について、ホツトプレス処理後の
冷却過程におけるモールド割れ防止装置１を構成
したものである。特に第１図は押圧中の状態を示
したもので、図示する如く、水冷二重壁式の炉体
容器２の内部には断熱壁３によつて囲繞された加
熱室４が形成されており、加熱室４にはヒータ
（図示せず）が備えられている。図中２ａは分割
フランジである。この加熱室４内には被処理物５
が収容されるモールド６が設けられている。モー
ルド６は筒体状を成しており、その内径が上部開
口部から下部開口部に至つて順次拡開されてテー
パを有するように形成されている。このモールド
６の内部には第２図に示す如く、その内壁に沿つ
て挿入され下部開口部からホツトプレス処理され
た被処理物５と共に離脱されるべくモールド６の
内壁のテーパに沿うように、その外壁にテーパを
有する筒状体のスリーブ７が設けられている。こ
のスリーブ７の内径はテーパ状ではなく真状で円
柱状のホツトプレス処理された被処理物５を得る
ことができるように成つている。更に、このスリ
ーブ７は縦２分割に成つており、ホツトプレス処
理完了後の型抜きや、ホツトプレス処理された被
処理物５を炉外に取り出した後の成型品の回収を
容易にしている。また、モールド６及びスリーブ
７は例えばそれぞれ熱膨脹率の等しい黒鉛から形
成されており、熱膨脹量の差による反力が生じな
いようになつている。モールド６の下方にはこれ
らスリーブ７を含むモールド６の下部開口部を閉
塞するとともに、モールド６を支承する下部プレ
スラム８が設けられており、その上端の被処理物
５に接する部分には例えば黒鉛にて形成された下
部パンチ９が備えられている。一方、モールド６
の上方には被処理物５がモールド６内に収容され
た後、上部開口部からその軸方向に出没自在に挿
入されて、モールド６内の被処理物５をホツトプ
レス処理する押圧用油圧シリンダ（図示せず）に
接続された上部プレスラム１０が設けられてお
り、その下端の被処理物５に接する部分には例え
ば黒鉛によつて形成された上部パンチ１１が備え
られている。第３図に示す如くこの上部プレスラ
ム１０により被処理物５がホツトプレス処理され
た後、冷却過程のモールド６の型抜き時にモール
ド６を下方から支持するモールドの支持機構１２
が下部プレスラム８を挾んでで相対向して炉体容
器２から起立して設けられている。このモールド
の支持機構１２は例えば黒鉛柱によつて形成され
ており、第４図はその断面を示すものである。ま
た、モールドの支持機構１２によりモールド６が
支持されたことにより、上記下部パンチ９を含む
下部プレスラム８を後退移動させてモールド６内
からホツトプレス処理された被処理物５を下部パ
ンチ９を含む下部プレスラム８上に載置させて取
り出すための昇降機構１３が下部プレスラム８に
内部水冷式のステンレス製ロツド１４を介して接
続されている。この昇降機構１３は例えば油圧シ
リンダ等により構成されている。下部パンチ９を
含む下部プレスラム８が昇降機構１３を備えたこ
とにより、上記ステンレス製ロツド１４部の外周
にはこのロツド１４を案内すべくプレスフレーム
１５の下部ベツド１６に設けられた上下一対にラ
ムガイド１７が取り付けられている。冷却過程に
おいてモールド６の型抜きを行うために下部パン
チ９を含む下部プレスラム８を後退させるストロ
ークは第１図に示す押圧時のモールド６の下端部
とモールドの支持機構１２の黒鉛柱の上端部との
レベル差であるストロークH₁に第３図に示すホ
ツトプレス処理後の被処理物５の型抜きストロー
クH₂を加算したストローク以上後退できるよう
後退ストロークを設定する。上記型抜きストロー
クの値は以下のように設定する。モールド６の内
壁のテーパに沿うようにスリーブ７の外壁がテー
パを有しており、それが下方に拡径するように形
成されているため、モールド６をモールドの支持
機構１２により支持するとともに、下部パンチ９
を含む下部プレスラム８を昇降機構１３により後
退させると、ホツトプレス処理された被処理物５
が下部パンチ９を含む下部プレスラム８上に載置
されながらスリーブ７とともにモールド６より型
抜きされる。このように型抜きされるとモールド
６の内壁とホツトプレス処理された被処理物５と
の間に間隙が形成される。この間隙が炉内での冷
却完了までにモールド６とホツトプレス処理され
た被処理物５との間に生じ、熱収縮量の差以上と
なるように、スリーブ７のテーパを考慮し、型抜
きストロークH₂を定める。即ち、スリーブ７の
テーパを１／Ｌ、熱収縮量の差をδとすると、 １／Ｌ≧2δ／H₂ よつて H₂≧2Lδ と成る。この設定された後退ストロークに合せて
下部プレスラム８に接続されたロツド１４にスト
ツパリング１８を取り付け、ストツパリング１８
がラムガイド１７に接触することにより、冷却過
程のモールド６の型抜き時に下部プレスラム８の
昇降機構１３である油圧シリンダに過大な負荷が
掛らないように構成されている。

尚、昇降機構１３は油圧シリンダにて構成する
代りに、ロツド１４の下端部にシーブ（図示せ
ず）を取り付けて、ウインチによつて巻上げる昇
降機構１３を構成することも考えられる。このよ
うに、下部パンチ９を含む下部プレスラム８に昇
降機構１３を備えたので、本実施例にあつてはホ
ツトプレス処理中のプレス荷重の油圧シリンダ等
への負荷を軽減するため上記ロツド１４にクサビ
機構１９を備えた。このクサビ機構１９は第３図
に示す如く、下部プレスラム８に接続されたロツ
ド１４の上下一対のラムガイド１７の中間位置に
開口された長穴２０（貫通孔）にクサビ２１を打
ち込むことによりロツクできるように成つてい
る。このクサビ２１は油圧シリンダ２２等に接続
されており、プレスフレーム１５に設けられたガ
イドベツド（下部ベツド）１６に沿つて移動し、
長穴２０内に着脱されるように成つている。この
長穴２０の内寸はクサビ２１の外寸より大きく
し、クサビ２１を着脱させる前に昇降機構１３に
よりロツド１４を若干上昇させ、クサビ２１と長
穴２０との間に間隙を形成し、クサビ２１の着脱
に伴なう摩擦を軽減して、油圧シリンダ２２等の
容量を小さく設定する。尚、図中、２４は下部プ
レスラム８に接続されたロツド１４と、炉体容器
２との間の応力緩和及び気密を保つためのベロー
ズである。

以上の如く構成されたホツトプレス装置におけ
るモールド割れ防止装置１の作用を述べる。

第１図はホツトプレス処理における押圧時の状
態を示すものである。まず、下部プレスラム８に
接続されたロツド１４に開口された長穴２０内に
クサビ機構１９であるクサビ２１を油圧シリンダ
２２等によつて打ち込む。次に、下部パンチ９を
含む下部プレスラム８により支承され、その下部
開口部が閉塞されたモールド６内に被処理物５を
載置する。

そして、加熱室４内にヒータ（図示せず）によ
つて最高温度まで昇温し、押圧用油圧シリンダ
（図示せず）に接続された上部パンチ１１を含む
上部プレスラム１０によつてプレス荷重を掛け、
一定時間均熱を継続し、ホツトプレス処理する。
均熱後の降温乃至は降温、均熱中、ある程度以上
の温度範囲（高温域の冷却過程）において、通常
押圧は継続されることが多い。後述する冷却過程
にあつてはモールド６の内壁には押圧に伴なう被
処理物５からの内圧と、モールド６の内外面温度
差による熱応力とに、モールド６の熱収縮量が被
処理物５によつて拘束されるために生ずる内圧が
加わり、昇温時とは逆に、モールド６の外壁に最
大引張応力が発生する。然しながら、上記のある
程度以上の温度範囲にあつては、モールド６と被
処理物５との温度差は小さく、即ち熱収縮量の差
は小さく、且つ被処理物５は焼結過程になり、完
全には固化していない。従つて、高温域の冷却過
程において、押圧が継続されている状態では、モ
ールド６の型抜きは必要ない。また、比較的肉厚
の厚いモールド６を採用している場合は、徐冷す
ればモールド６は割れを生じない。

第３図はホツトプレス処理完了後の冷却過程の
状況を示すものである。まず、加熱室４内にヒー
タ（図示せず）を切り、下部プレスラム８に接続
されたロツド１４に開口された長穴２０内に打ち
込まれたクサビ２１を引き抜くために、下部プレ
スラム８に備えられた昇降機構１３によりロツド
１４を若干上昇させてクサビ２１と長穴２０との
間に間隙を形成し、クサビ２１の着脱に伴なう摩
擦を軽減する。そして油圧シリンダ２２にて長穴
２０からクサビ２１を引き抜く。次に、昇降機構
１３にて下部パンチ９を含む下部プレスラム８を
後退移動させることにより、モールド６をモール
ドの支持機構１２の黒鉛柱の上に支持させる。モ
ールドの支持機構１２によりモールド６が支持さ
れたことにより、下部パンチ９を含む下部プレス
ラム８を更に後退移動させる。この場合の後退ス
トロークは前述の如く、≧H₁＋H₂である。これ
ら下部パンチ９を含む下部プレスラム８の後退移
動と同時に、上部パンチ１１を含む上部プレスラ
ム１０をその軸方向に進出させる。

すると、第２図に示す如く、モールド６が上部
開口部から下部開口部に至つて順次内径が拡開さ
れてテーパを有しており、その内部に挿入されて
いるスリーブ７の外壁がモールド６の内壁のテー
パに沿つて形成されているため、ホツトプレス処
理された被処理物５と、スリーブ７と上部パンチ
１１とは下部パンチ９を含む下部プレスラム８上
に載置されてモールド６内から外部に取り出さ
れ、型抜きされることになり、モールド６とホツ
トプレス処理された被処理物５との間には間隙が
形成される。そして、下部プレスラム８に接続さ
れたロツド１４のストツパリング１８がラムガイ
ド１７に支持された状態で上記モールド６とホツ
トプレス処理された被処理物５との間隙を維持し
て、冷却が完了するまでの間にモールド６と、ホ
ツトプレス処理された被処理物５との熱収縮量の
差で上記間隙が密着することのないようにする。
これにより、モールド６の熱収縮量がホツトプレ
ス処理された被処理物５の熱収縮量より大きくと
も、モールド６の熱収縮が上記被処理物５によつ
て拘束されることなく、モールド６の内壁に内圧
は掛からず、モールド割れは生じない。また、モ
ールド６とホツトプレス処理された被処理物５と
の間の間隙に冷却ガスが通過することになる。

以上のように、冷却が完了すると、炉体容器２
の開閉ドアを開けて、昇降機構１３により下部パ
ンチ９を含む下部プレスラム８上に載置されてい
るホツトプレス処理された被処理物５と、スリー
ブ７を上部パンチ１１とをモールド６内に再収納
し、所定のレベルに達した時、クサビ機構１９に
よつてクサビ２１をロツド１４の長穴２０内に打
ち込み、元の状態に復帰させる。

尚、上記実施例にあつては一軸加圧型のホツト
プレス装置の上部プレスラム１０に押圧用油圧シ
リンダ（図示せず）が設けられているが、下部プ
レスラム８に押圧用油圧シリンダ（図示せず）を
設けた場合には、上部プレスラム１０側に昇降機
構１３及びクサビ機構１９を構成すればよい。こ
の場合、モールド６の内壁のテーパと、モールド
の支持機構１２は上記実施例と同様でよい。ま
た、上下のプレスラム１０，８に押圧用シリンダ
（図示せず）を設けた両押圧式の一軸加圧型のホ
ツトプレス装置においてもモールドの支持機構１
２を備えて構成することによりモールド６の型抜
きは実施できる。

［考案の効果］ 以上要するに本考案によれば次のごとき優れた
効果を発揮する。

(1) ホツトプレス処理完了後の冷却過程におい
て、モールドから被処理物を型抜きすることに
より、ホツトプレス装置の生産性を阻害する最
大要因であるモールド割れを防止することがで
きる。

(2) 上記の如くモールド割れを防止できるので、
徐冷してモールド割れを防止する必要がなく、
冷却時間を短縮できホツトプレス装置のサイク
ルタイムを向上することができる。

(3) モールドの肉厚を厚くしたり、より高強度の
材料を採用してモールドを作製しなくとも、モ
ールド割れを防止することができ、保全コスト
の低減ができる。

(4) ホツトプレス処理完了後の冷却過程におい
て、モールドからホツトプレス処理された被処
理物を型抜きすることにより、モールド割れを
防止するようにしたので、その型抜きによりモ
ールドとホツトプレス処理された被処理物との
間の間隙に冷却ガスが通過することになり、冷
却効率が向上できる。

(5) 既設の一軸加圧式ホツトプレス装置に適用で
き汎用性に富む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例（ホツトプレス処理
の押圧時）を示す一部破断正面図、第２図は本考
案のモールド、スリーブ、被処理物を示す概略
図、第３図は本考案の一実施施例（ホツトプレス
処理完了後）の冷却過程を示す一部破断側面図、
第４図は第３図の−線断面図、第５図は従来
例を示す側断面図である。 図中、１はホツトプレス装置におけるモールド
割れ防止装置、５は被処理物、６はモールド、８
は下部プレスラム、１０は上部プレスラム、１２
はモールドの支持機構、１３は昇降機構である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一軸加圧型ホツトプレス装置の炉内に上部開口
   部から下部開口部に至つて順次内径が拡開された
   筒体状のモールドと、その内壁に密着させた筒体
   状のスリーブと、該モールドの下部開口部を閉塞
   すると共に、モールドを支承する下部プレスラム
   と、その直下に該モールドの別の支持機構を設
   け、押圧用油圧シリンダを取付けない側のプレス
   ラムにプレス荷重を支持する着脱可能なクサビ機
   構と該プレスラムの昇降機構とを設けたことを特
   徴とするホツトプレス装置におけるモールド割れ
   防止装置。