JPH0222122B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一般にSHIP法と略称されている固
体熱間静水圧焼結法、既ち固体潤滑材による静水
圧（等方圧）ホツトプレス法に用いられる装置に
関するものである。

（従来の技術びその問題点） 一般的なホツトプレス法は、型内に充填した粉
粒状焼結材料を加熱加圧して目的の製品形状に焼
結するものであるが、製品形状が限定されるだけ
でなく所謂“巣”も発生し易く、焼結密度を均一
に高めて高強度の製品を製造することが出来ない
欠点があつた。

このようなホツトプレス法によつて製造された
焼結製品の欠点を解消するために、焼結された一
次製品をアルゴン等のガスを圧力媒体として圧加
等方圧力法（所謂HIP法）が開発さたが、高圧ガ
スを取り扱う関係から大規膜な炉の防護施設が必
要となり、設備コストが大幅にアツプし、特に小
規模な工場での小物の製造装置としては実用的で
なかつた。

そこで先に説明したような固体潤滑材を利用す
るSHIP法を利用して焼結製品に於ける欠陥を除
去することが考えられた。このSHIP法は透光性
酸化亜鉛等の製造に利用されているもので、加圧
用型内にｈ−BN等の固体潤滑材を充填すると共
に当該固定潤滑材内に一次焼結製品を包埋し、そ
して当該固体潤滑材の通常のホツトプレス法のよ
うに機械的に加圧することにより内部の一次焼結
製品を前記固体潤滑材を介して等方圧力で加圧す
ると同時に加熱する方法である。

このSHIP法は、先に説明したHIP法のように
炉に対する大規模な防護施設が不要であり、しか
も当該HIP法による場合と同様に焼結欠陥を除去
し得る等の利点を有するが、所期の目的を達成す
るためには固体潤滑材の潤滑性を最良状態に維持
する必要がある。固定潤滑材として利用されるｈ
−BN等の潤滑性（流動性）は温度等によつて変
化するため、温度や圧力等の焼結条件を焼結目的
に合わせながら固体潤滑材の潤滑性を最良状態に
維持することは非常に困難であり、場合によつて
は型内の固体潤滑材がブリツジ現象を起こして被
焼結材を所期通り等方圧力で加圧することが出来
なくなる恐れもある。

（問題を解決するための手段） 本発明は上記のような従来のSHIP法に於ける
問題点を解決し得る等方圧ホツトプレス装置を提
案するものであつて、その特徴は、型内に充填さ
れ且つ被焼結材を包埋する粉粒状固体潤滑材を加
圧する加圧手段と、当該型を加熱する加熱手段を
備え、前記加圧手段に於ける加圧用パンチ棒と相
対向し筒状本体と内端部材よりなり内部に空洞部
を有する受け用パンチ棒の内部の空洞部に炉外か
ら挿入される棒状の振動付加手段を設け、この振
動付加手段の先端を前記受け用パンチ棒の内端部
材の背面に対して圧接又は離隔させるための押圧
手段を設け、かつ振動付加手段には冷却水通路が
設けた点にある。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を添付の例示図に基づ
いて説明する。

１は加圧焼結用型であつて、シリンダー状の型
枠２、この型枠２の上半部に嵌合する昇降可能な
加圧用パンチ棒３、及び型枠２の下半部に嵌合す
る受け用パンチ棒４から構成されており、内部に
はｈ−BN等の適当な固体潤滑材Ｓが充填され、
この固体潤滑材Ｓの内部に被焼結材（一次焼結製
品）Ｗが埋蔵される。５は前記型１を内蔵する断
熱用内側ケーシングであつて、水冷可能な外側ケ
ーシング６内に支持されている。７は前記内側ケ
ーシング５を取り囲む誘導加熱用コイルであり、
前記型１を内側ケーシング５の外から高周波誘導
加熱によつて所定温度まで加熱するものである
が、型１の加熱手段としては、内側ケーシング５
内に設けた電気発熱体を使用することも可能であ
る。前記外側ケーシング６には、この内部を真空
にするための排気口８や、当該ケーシング６内に
適当な不活性ガスに充填するためのガス供給口９
及びガス送出口１０が設けられている。

１１は上側支持盤１２に支持された油圧シリン
ダーユニツトであつて、そのピストンロツド１１
ａは外側ケーシング６の天井部に設けられたガイ
ド部材６ａを貫通し、内側ケーシング５から上方
に突出する加圧用パンチ棒３の上端に前記ピスト
ンロツド１１ａの先端が耐火材から成る中間部材
１３を介して当接せしめられている。前記受け用
パンチ棒４は、内側ケーシング５を貫通する内部
が空洞になつた筒状本体１４、この筒状本体１４
の内部に嵌合された内端部材１５、及び筒状本体
１４の外端を支持する受け盤１６から構成され、
前記受け盤１６は外側ケーシング６の底部に設け
られた手持部材６ｂを介して下側手持盤１７に支
持されている。この下側支持盤１７は前記上側支
持盤１２と連結されている。

１８は棒状の振動伝達部材１９の一端に超音波
振動子２０を付設した振動付加手段であつて、軸
方向に昇降移動させるためのシリンダーユニツト
２１のピストンロツド２１ａによつて支持されて
いる。前記棒状の振動伝達部材１９は、前記下側
支持盤１７、外側ケーシング６の底部支持部材６
ｂ、及び受け盤１６を夫々軸方向に昇降可能に貫
通して受け用パンチ棒４の筒状本体１４内に挿入
され、前記シリンダーユニツト２１のピストンロ
ツド２１ａによつて押し上げられることにより、
前記受け用パンチ棒４に於ける内端部材１５の背
面に圧接する。

尚、外側ケーシング６内に入り込む部材、即ち
シリンダーユニツト１１のピストンロツド１１ａ
や振動付加手段１８等には、冷却水通路２２，２
３を設けて水冷し得るように構成する。又、具体
構造の図示及び説明は省略したが、内外両ケーシ
ング５，６や誘導加熱用コイル７等は、型１内に
対する固体潤滑材Ｓや被焼結材Ｗの装填及び取り
出し、或いは型１の着脱を可能ならしめるため
に、従来のこの種のホツトプレス装置と同様に左
右横方向又は上下方向に開閉若しくは分割可能に
構成されている。

以上のように構成された装置を使用して行う本
発明の等方圧ホツトプレス法を説明すると、図示
のように加圧焼結用型１内に固体潤滑材Ｓを充填
すると共に当該固体潤滑材Ｓの内部に適当個数の
被焼結材Ｗを型枠２や両パンチ棒３，４に接触し
ないように埋蔵し、そして誘導加熱用コイル７に
通電して型１を所定温度まで加熱した状態に於い
て、シリンダーユニツト１１を稼動させてそのピ
ストンロツド１１ａにより加圧用パンチ棒３を受
け用パンチ棒４側へ押圧し、型枠２内の固体潤滑
材Ｓを、前記加圧用パンチ棒３と下側支持盤１７
に支持されている受け用パンチ棒４との間で圧縮
させる。この結果、固体潤滑材Ｓはその潤滑性
（流動性）によつて内部の被焼結材Ｗをあらゆる
方向から均等に加圧することになる。即ち、固体
潤滑材Ｓに包埋されている被焼結材Ｗは等方圧力
を受けると同時に所定温度に加熱される。

このように被焼結材Ｗを等方圧ホツトプレスす
る過程に於いて、シリンダーユニツト２１のピス
トンロツド２１ａにより前記振動付加手段１８を
上昇させ、その棒状振動伝達部材１９の先端を受
け用パンチ棒４に於ける内側部材１５の背面に圧
接させた状態で振動子２０を稼動させることによ
り、型１内の固体潤滑材Ｓに振動を与える。この
結果、型１内の固体潤滑材Ｓが加圧用パンチ棒３
と受け用パンチ棒４との間で圧縮されると同時に
振動するので、それ自身が有する潤滑性（流動
性）と相俟つてブリツジ現象を生じることなく完
全に隙間なく圧縮され、被焼結材Ｗの表面に確実
に等方圧力を作用させることが出来る。

この固体潤滑材Ｓに対する振動の付加は、ホツ
トプレスの全行程に於いて連続的に行つても良い
し、適当時間置きに間歇的に行つても良い。又、
場合によつては、ホツトプレスを開始した直後に
於いてのみ固体潤滑材Ｓに対する振動付加を行う
ことも出来る。付加する振動の振幅や振動数は、
被焼結材Ｗに対する所期の等方圧ホツトプレス効
果に悪影響が生じないように設定しなければなら
ないことは勿論である。

振動付加手段に使用する振動源としては超音波
振動子に限定されない。例えば油圧や電磁力を利
用するもの、偏心回転体等を使用する機械的なも
の等、適宜に選択し得る。

尚、上記の等方圧ホツトプレスを行うに降し
て、外側ケーシング６内の空気を窒素やアルゴン
等の雰囲気調整ガスと置換したり、排気して真空
にすることが出来る。

（発明の効果） 本発明によれば、被焼結材を包埋する粉粒状固
体潤滑材を加圧する手段として、加圧用パンチ棒
と、それに相対向し筒状本体と内端部材とよりな
り内部に空洞部を有する受けパンチ棒とを設け、
該受けパンチ棒の内部の空洞部に炉外から挿入さ
れる棒状の振動付加手段を設けているから、該振
動付加手段には加圧が負荷されず、これがためそ
の振動付加手段に使用する振動源として耐圧性は
劣るが、振動性能に優れた超音波振動子等を用い
ることができる。従つて前記粉粒状固体潤滑材
は、加圧されると同時に効率よく振動を付加さ
れ、それ自身が有する潤滑性（流動性）が一層良
好となり、ブリツジ現象を生じることもなく被焼
結材に隙間なく接触し、その被焼結材に対する等
方圧加圧を確実に行わせ所期の等方性ホツトプレ
ス効果を確実に得ることができる。

また上記振動付加手段の先端を前記受け用パン
チ棒の内端部材の背面に対して圧接力は離隔させ
るための押圧手段を設けているため、粉粒状固体
潤滑材に対して極めて近い位置から振動を確実に
付加することができると共に、加圧、振動時以外
は、振動付加手段を上記内端部から離間させて、
型周辺の高温雰囲気から保護することができる。
振動付加手段の内部に冷却水を通しているので、
高温の環境から熱を受けても振動付加手段は温度
上昇せず劣化を防ぐことができる。振動付加手段
が筒状主体と離れているので筒状主体から熱伝導
で熱が振動付加手段に伝わることはない。加工振
動時は振動付加手段が内端部材からの熱伝導を受
けるが冷却水を通すので過度の温度上昇を防ぐこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す縦断側面図であ
る。 １……加圧焼結用型、２……シリンダー状の型
枠、３……昇降可能な加圧用パンチ棒、４……受
け用パンチ棒、５……断熱材製の内側ケーシン
グ、６……水冷可能な外側ケーシング、７……誘
導加熱用コイル、１１……加圧用油圧シリンダー
ユニツト、１４……筒状本体、１５……受け用パ
ンチ棒４の内端部材、１８……振動付加手段、１
９……棒状の振動伝達部材、２０……超音波振動
子、２１……振動付加手段の昇降用シリンダーユ
ニツト（押圧手段）、２２，２３……冷却水通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 型内に充填され且つ被焼結材を包埋する粉粒
   状固体潤滑材を加圧する加圧手段と、当該型を加
   熱する加熱手段を備え、前記加圧手段に於ける加
   圧用パンチ棒と相対向し筒状本体と内端部材より
   なり内部に空洞部を有する受け用パンチ棒の内部
   の空洞部に炉外から挿入される棒状の振動付加手
   段を設け、この振動付加手段の先端を前記受け用
   パンチ棒の内端部材の背面に対して圧接又は離隔
   させるための押圧手段を設け、かつ振動付加手段
   には冷却水通路が設けてあることを特徴とする等
   方圧ホツトプレス装置。