JPH0653885B2 - ホツトプレス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、金属粉末、セラミック粉末などを押圧焼結
して成型体を製造するホットプレス装置に関するもので
ある。

「従来の技術」 一般に、金属粉末、セラミック等の成型体は、ホットプ
レス装置によって製造される。従来この種のホットプレ
ス装置として、第７図に示したホットプレス装置Ａが知
られている。ホットプレス装置Ａについて説明すると、
図において符号１は炉体である。炉体１は、その側部に
戸扉２を設け、その内面に断熱材３を張設してなるもの
である。この炉体１の内部には、上下方向に移動する杆
状の下ラム４が配設され、下ラム４の上方に、同下ラム
４と同軸的に上下方向に移動する杆状の上ラム５が配設
されている。前記上ラム５と下ラム４間には、同上ラム
５および同下ラム４に押圧される押圧部６が取り付けら
れるようになっている。押圧部６は、試料充填部７が設
けられたダイス８と、ダイス８の下面に試料充填部７を
支持するように取り付けられた下パンチ９と、ダイス８
の試料充填部７に上下方向移動自在に嵌合された上パン
チ１０とを備えたものであり、同下パンチ９と同上パン
チ１０を前記下ラム４と上ラム５で各々押圧したとき
に、下パンチ９と上パンチ１０間に充填した試料を押圧
するものである。

前記炉体１の内部には、ダイス８を加熱し、下パンチ９
と上パンチ１０間の試料充填部７に充填した試料を焼結
させるヒーター１１、１１が配設されている。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上記ホットプレス装置Ａでは、ダイス８を炉
外に取り出して試料を充填した後に、同ダイス８を炉内
に装入するので、ダイス８の加熱にための余分なエネル
ギーを消費していた。また、上記ホットプレス装置Ａで
は、試料の充填および焼結後の成型体の型抜きを、ダイ
ス８を炉体１から取り出して行なわねばならず、ハンド
リングコストが高くつくという問題があった。更に、上
記ホットプレス装置Ａでは、上パンチ１０がダイス８に
移動自在に設けられているが、下パンチ９が同ダイス８
に固定的に設けられているため、押圧時、粉体試料の摩
擦抵抗を下パンチ９で受ける構成となり、図示しない油
圧シリンダで上ラム５を降下させて試料を圧下した際
に、ダイス８内に充填した試料に均一に力が掛からず
(下パンチ９側の面圧が小さくなる)、押圧密度と不均一
により、成型体の品質が悪くなるという問題があった。

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、上記
の欠点を解決するホットプレス装置を如何に実現するか
を問題としている。

「問題点を解決するための手段」 この発明は、上下方向に移動する上ラムと、上ラムの下
端部に懸吊され、下面にカプセル嵌合部が設けられたダ
イスと、このダイスのカプセル嵌合部に嵌合される試料
カプセルと、上下方向に移動して、前記試料カプセルを
支持してダイスのカプセル嵌合部に移送する伸縮管を外
周に備えた下ラムと、前記ダイスの周囲に配置されたヒ
ーターとを具備してなり、前記試料カプセルは、前記ダ
イスのカプセル嵌合部に嵌合され、支持リングに支持さ
れた試料を内装するスリーブと、このスリーブに摺動自
在に嵌合された試料を押圧する上パンチ、下パンチとか
ら構成されて、該試料カプセルをダイスのカプセル嵌合
部に嵌合させ、前記伸縮管にてダイスを支持しつつ上パ
ンチおよび下パンチを上ラムおよび下ラムで各々押圧し
て、同上パンチと下パンチ間に充填した試料を押圧焼結
するようにしたことを特徴とするものである。

「実施例」 以下、この発明の実施例を第１図ないし第６図を参照し
て説明する。

まず、第１図において符号１６は真空容器である。真空
容器１６は、前室１７、ホットプレス移動室１８、冷却
室１９を隣接させて並設し、かつ、ホットプレス移動室
１８の上方にホットプレス室２０を隣接させて並設して
なるものである。この真空容器１６のホットプレス室２
０の内面には、断熱材２３が張設されると共に、その上
部には，下端部をホットプレス室２０内に位置させて、
図示しない油圧シリンダによって上下方向に移動する上
ラム２４が設けられている。この上ラム２４下端部に
は、ダイス２５が懸吊されている。ダイス２５は、上ラ
ム２４をガイドとして上下方向移動自在に懸吊され、ま
た、同上ラム２４の下端に取り付けられたフランジ２５
aによって抜け落ちないようになっている。このダイス
２５下面には，後述する試料カプセルを嵌合させるテー
パー状のカプセル嵌合部２６が形成されている。

ここで、前記ダイス２５のカプセル嵌合部２６に嵌合さ
れる試料カプセル２７について第２図を参照して説明す
る。試料カプセル２７は、支持リング２８に支持された
テーパー状の竪２つ割りのスリーブ２９に、上パンチ３
０、下パンチ３１を上下方向移動自在に取り付けたもの
で、特に下パンチ３０は、支持リング２８との混合部を
テーパー状にして下方に抜け落ちないようにしてある。
この構成によりスリーブ２９内の上パンチ３０と下パン
チ３１間に試料を充填して、同上パンチ３０、同下パン
チ３１によって該試料を押圧するようになっている。

また、前記試料カプセル２７は、第１図に示したように
真空容器１６のホットプレス移動室１８に設けられた下
ラム３２によってダイス２５のカプセル嵌合部２６に移
送され、嵌合させられるようになっている。前記下ラム
３２は、上ラム２４と同軸的に配置され、上下方向に移
動するものである。この下ラム３２には、スプリング３
３によって支持されて、試料カプセル２７に当接される
伸縮管３４が取り付けられている。ここで、前記上ラム
２４および下ラム３２は、試料カプセル２７の上パンチ
３０、下パンチ３２によって同試料カプセル２７の内部
試料を押圧するものである。また、前記ダイス２５の周
囲に配設されたヒーター３５、３５は、同ダイス２５を
加熱し、前記試料カプセル２７の内部試料を焼結させる
ものである。

前記ホットプレス室２４内のダイス２５の下方には、同
ダイス２５を支持するためのハースサポート３９、３９
が設けられている。ハースサポート３９、３９は、試料
カプセル２７がダイス２５に嵌合された状態で、上ラム
２４、下ラム３２を共に下方に移動させたときに、同ダ
イス２５を下方から支持するものである。そして、上ラ
ム２４は、ハースサポート３９、３９がダイス２５を支
持したとき、上ラム２４を更に下方に移動させること
で、ダイス２５に嵌合された試料カプセル２７を抜き出
すものである。

前記真空容器１６の前室１７、ホットプレス移動室１
８、冷却室１９には、レール４０が敷設されている。レ
ール４０には、前記試料カプセル２７を前室１７からホ
ットプレス移動室１８に，あるいはホットプレス移動室
１８から冷却室１９に搬送する搬送台車４１が走行自在
に設けられている。この搬送台車４１は、前記各室に備
えられた搬送チェーン(図示せず)によって走行させられ
るようになっている。

前記真空容器１６の前室１７入口および冷却室１９出口
には、入口扉４２、出口扉４３が各々設けられ，前室１
７とホットプレス移動室１８の間およびホットプレス移
動室１８と冷却室１９の間には、中間扉４４、４５が各
々設けられている。これら入口扉４２、出口扉４３およ
び中間扉４４、４５は、真空容器１６内部を密閉して常
に一定の環境に保つためのものである。また、前記真空
容器１６の前室１７および冷却室１９には、試料カプセ
ル２７を搬送台車４１から受け取り一時保持する保持部
材５０、５１が各々設けられると共に、ガス導入孔５
２、５３、真空排気孔５４、５５、が各々設けられてい
る。また、ホットプレス室２０には、室内を減圧する真
空排気孔５６が設けられている。ここで、ガス導入孔５
２、５３および真空排気孔５４、５５は、前室１７およ
び冷却室１９の内部をガス置換し、各室を所定の雰囲気
に保持するためのものである。

次に、上記の構成からなるホットプレス装置の使用方法
について第１図および第３図〜第６図を参照して説明す
る。まず入口扉４２から前室１７内に試料を充填した試
料カプセル２７を搬入し、保持部材５０で一時保持させ
る。次に、入口扉４２を閉じ、前室１７内を真空排気孔
５４によって、ホットプレス室２０と同じ環境にした
後、中間扉４４を開ける。そして、試料カプセル２７
を、搬送台車４１によりホットプレス移動室１８に移動
させて、中間扉４４を閉じ、第１図に示すように、下ラ
ム３２の上方に位置させる。試料カプセル２７が下ラム
３２の上方に位置したならば、同下ラム３２を上方に移
動させて、第３図に示したように、伸縮管３４によって
前記試料カプセル２７を支持し、更に、下ラム３２を上
昇させることにより、第４図に示したように、同試料カ
プセル２７を前記ダイス２５に嵌合させる。そして、ダ
イス２５を浮上させた後、図示しないストッパを下ラム
３２の下端に当て同下ラム３２を固定する。次に、上ラ
ム２４を油圧シリンダで降下させ、上パンチ３０、下パ
ンチ３１を各々押圧して、試料カプセル２７に充填した
内部試料を押圧する。これによって、スリーブ２９を介
して支持リング２８に作用する試料からの摩擦抵抗は、
スプリング３３により低減されて、上パンチ３０、下パ
ンチ３１は、面圧が等しくなり、ほぼ両押し状態が実現
される。

次に、前記内部試料をヒーター３５、３５によって焼結
させる。試料の押圧焼結が済んだならば、上ラム２４、
下ラム３２を共に下方に移動させて、ダイス２５を下方
に移動させ、同ダイス２５をハースサポート３９、３９
の上面に載置させる。この状態で、第５図に示したよう
に上ラム２４をわずかに下方に移動させれば、試料カプ
セル２７はダイス２５から外れる。そして、前記下ラム
３２のみを下方に移動させれば、第６図に示したよう
に、試料カプセル２７は同下ラム３２と共に下方に移動
する。

次に、下ラム３２を下方に移動させることで、前記試料
カプセル２７が第１図に示す位置に戻ったならば、同試
料カプセル２７を、搬送台車４１により冷却室１９に移
動させ、冷却させる。

以上説明したような方法によって、試料カプセル２７内
部に充填した試料は、押圧焼結される。

上記ホットプレス装置では、ダイス２５をホットプレス
室２０内に常に常温状態で保持したまま、試料カプセル
２７を下ラム３２によってダイス２５に移送し、同試料
カプセル２７の内部試料を、上ラム、下ラム３２によっ
て押圧すると共に、ダイス２５近傍のヒーター３５、３
５によって焼結させるようにした。しかして、上記ホッ
トプレス装置では、ダイス２５を常温からホットプレス
温度まで加熱するためのエネルギーが不要なため、消費
するエネルギーが少なくて済む。また、上記ホットプレ
ス装置では、上パンチ３０、下パンチ３１を有する試料
カプセル２７のみ搬送するようにしたから、重量のある
ダイス２５をハンドリングする必要がなく、従って、そ
のハンドリングコストが少なくて済む。更に、上記ホッ
トプレス装置では、スリーブ２７に上パンチ３０および
下パンチ３１が移動自在に嵌合されているから、試料カ
プセル２７内に充填した試料に均一に力が掛かり、質の
良い成型体ができる。

なお、上記ホットプレス装置では、レール４０、搬送台
車４１、搬送チェーンによって試料カプセルを搬送した
が、この搬送は、他の手段によっても良い。

「発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明によれば、ダイス
の近傍にヒーターを配置し、ダイスのカプセル嵌合部
に、試料カプセルを下ラムによって移動するようにした
から、試料を取り替える毎にダイスを加熱しなおす必要
がなく、従って、エネルギーを無駄に消費させることな
く試料の押圧焼結ができる。また、上パンチ、下パンチ
を有する試料カプセルによって押圧するようにしたか
ら、試料に均一に力が掛かり、良質の成型体をつくるこ
とができ、更に、そのハンドリングコストを低く押さえ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示す図であって、
第１図はホットプレス装置の概略構成を示す正断面図、
第２図は試料カプセルを示す正断面図、第３図〜第６図
はホットプレス装置の使用方法を説明するための説明図
である。第７図は従来のホットプレス装置を示す正断面
図である。 ２４……上ラム、２５……ダイス、２６……カプセル嵌
合部、２７……試料カプセル、２８……支持リング、２
９……スリーブ、３０……上パンチ、３１……下パン
チ、３２……下ラム、３４……伸縮管、３５……ヒータ
ー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上下方向に移動する上ラムと、上ラムの下
   端部に懸吊され、下面にカプセル嵌合部が設けられたダ
   イスと、このダイスのカプセル嵌合部に嵌合される試料
   カプセルと、上下方向に移動して、前記試料カプセルを
   支持してダイスのカプセル嵌合部に移送する伸縮管を外
   周に備えた下ラムと、前記ダイスの周囲に配置されたヒ
   ーターとを具備してなり、前記試料カプセルは、前記ダ
   イスのカプセル嵌合部に嵌合され、支持リングに支持さ
   れた試料を内装するスリーブと、このスリーブに摺動自
   在に嵌合された試料を押圧する上パンチ、下パンチとか
   ら構成されて、該試料カプセルをダイスのカプセル嵌合
   部に嵌合させ、前記伸縮管にてダイスを支持しつつ上パ
   ンチおよび下パンチを上ラムおよび下ラムで各々押圧し
   て、同上パンチと下パンチ間に充填した試料を押圧焼結
   するようにしたことを特徴とするホットプレス装置。