JPS5837101A - 静水圧力発生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は弾性体を用い、均一な静水圧力を発生せしめる
方法に係り、特に２種以上の弾性体を組合せることＫよ
り、均一な圧力を発生するのに好適な方法に関する。

従来、静水圧力発生方法としては、ポンプによる水また
は油を加圧する方法、または気体を高温に加熱し発生す
る膨張力を利用する方法が知られている。静水圧力の発
生方法が最も一般的であるが、加圧ポンプの容量が限定
され、さらに高圧を発生せしめるには大規模な装置が必
要となる。また気体の膨張力を利用した方法は一般には
高温静水圧力発生装置（）ｌＩｐ−１（Ｏｌ　Ｉｌｌｏ
Ｉｉｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｔｎｇ　）と呼ばれる装置に
より２０００Ｋｇｆ／ｃｎＰ以上の均一な圧力を得るこ
とができるが、膨張力とし、静水圧力を発生する方法は
第１図に示すように、円筒状金型１内にゴム型２、弾性
体３で包んだ粉末４を収納し、加圧用ロッド５で加圧し
て静水圧力を発生する方法である。この方法はプレス機
のような高荷重を負荷することのできる装置があれば３
〜４０００Ｋｇｆ／；−の圧力を簡単に得ることができ
るという特徴がある。しかし、圧力媒体が水と異シ弾性
体であるため、圧力の分布が一様でない、すなわち完全
な静水圧力とはならない欠点がある。このため、例えば
粉末の成形において部分的に密度が異る等の問題が生じ
る。

本発明の目的は、弾性体を圧力媒体として圧力を負荷す
る方法において、２種以上の弾性体を組み合せることＫ
よシ均一な圧力を付与することができる静水圧力発生方
法を提供することにある。

第１図に示す方法において、単一弾性体に上部よシ荷重
を負荷した場合、金型１の内面に発生する圧力は加圧ロ
ンド面Ａと金型底面Ｂとの拘束された部分で最も高く、
中央に向かい圧力は減少する分布になる。この理由は次
の通シである。

弾性体を用いて第１図に示すような円筒状の金型ＩＫ正
圧力与える場合、すなわち変形させようとする場合、そ
れに要する全仕事量Ｗａは、弾性体を変形させるに要す
る仕事ＷＲと円筒金型１だけを変形させるに要する仕４
ＩＷｃとの和であると考えられる。

Ｗａ＝Ｗ＊＋Ｗｃ　　　　　　　・・・・・・・・・・
・・・・・（１１ここでＰ、を全荷重、ＰＲを弾性体の
単軸圧縮時の荷重とすれば（１）式は ／　　Ｐａｄｓ＝＝／　Ｐ寞ｄｓ＋／　π旧ｐｄＳ　　
・・団・・・・（２）ＯＯＯ となる。ここでＳは加圧ロッド５の変位量であシ、Ｒ，
は弾性体３の半径、ｐは円筒金型１の内面の圧力である
。従って両端拘束の場合、変形前の断面積に対する軸方
向圧力ｐ、と円筒金型１の内面に作用する側圧ｐとの関
係は次式で与えられる。

１’　＠　”　ｐ暑＋１）、（ｐ−ｐｍ−ｐｍ）　　・
・・・旧・・（３）一方、各種弾性体の自由単軸圧縮時
における応１１１□１１ 力ひずみは第２図に示すようにｐＩＩとひずみは比例関
係にある１図において曲線は硬い弾性体、曲線２は中位
の硬さの弾性体、曲線３は軟かい弾性体の場合である。

また第３図（イ）に示すように、例えば円柱状の弾性体
を上部よシ荷重を負荷し自由変形させた場合（ロ）のよ
うに通常、中央部に向かい大きなひずみが発生する。従
って側圧ｐは（３）式の関係からｅ→に示すように中央
部に向がい減少することになる。このように単一弾性体
に荷重を負荷した場合、均一な圧力分布を得ることは極
めて難かしい。

本発明は弾性体を用いても均一な圧力を得ることができ
るものである。発明の基本は（３）式におけるｐｍを一
定にすることである。具体的には第２図に示したように
同一の軸圧縮応力ｐ　、＝ｐ、を得るために、ひずみ量
の異なる（ｇ＝ｇ□、＃ｘ）２種以上の弾性体を組合せ
る方法である。この方法によシ、軸方向のひずみ量を均
一にでき、（３）式におけるＩ）ｍが各部で一定となシ
、均一な側圧ｐを得ることができる。

このように弾性体に荷重を負荷し、圧力を発生せしめる
方法において２種以上の弾性体の硬度または縦弾性係数
の異なる弾性体を組み合せることによシ、容器または金
型内に均一な圧力、すなわち静水圧力を発生させること
が可能となる。

弾性体の組み合せを第４図から第６図に示す。

第４図は硬度の異なる同種弾性体３ｍ、３ａ’を交互に
２層以上、積層することによシ、均一な圧力または静水
圧力を得る方法である。第５図は縦弾性係数の異なる弾
性体３ｂ、３ｂ’を交互に２層以上、積層することによ
シ、均一な圧力または静水圧力を得る方法である。第６
図は硬度の異な　　　　゛る同種弾性体３０，３ｃ’と
これらと異なる縦弾性係数を持つ弾性体３Ｃ“を積層す
ることによシ均一な圧力ま九は静水圧力を得る方法であ
る。

〔実施例１〕 第４図によシ説明する。

鉄粉とアルミ粉末を重量比で６：４の割合で混合した粉
末４を４■Ｘ１５■Ｘ６０■の空間を持っシリコンゴム
製（硬度４０＠）に充填した。このゴム型の周囲を直径
１００ｍ厚さ２０ｗｍのシリコンゴム３麿（硬度５Ｇ”
）とシリコンゴム３　ａ　／（硬［６０＠）とを交互に
合計５層積層し、ゴムの上部よシ荷重１８４トンを負荷
した。この荷重は組み合せたゴムの圧力伝達効率を考慮
すると約２６００に９ｆ／６Ｉ／Ｉの圧力が発生したこ
とになる。粉末の成形品の形状は３．１■ＸＩＺＯ寵Ｘ
３１．５ｍとなった。

この形状はゴム空間形状と比較すると各辺共にほぼ５０
％ずつ縮められた状態であり、静水圧力が発生したこと
を証明している。また成形品の各部から切シ出したブロ
ックの密度を測定したところ、上部、下部の部分の密度
は理論値の９５．３％、中央部のそれは９５．２％であ
り、極めて均一な成形がなされた。

一方、同じ混合粉を同一のゴム型に充填し、周囲を直径
１００　ｆｉ、合計厚さ２００ｍのシリコンゴム（硬度
６０＠）で覆い、１９０）ンの荷重をゴム上部よシ負荷
した。この時、各部の密度を測定した結果、成形品の上
部、下部では理論値の９５．３％、中央部では９２．６
％となシ、不均一な成形状態′ｒ：あった。。

〔実施例２〕 本発明の方法を用いて管の継手加工を行った。

その方法を第７図に示す、５は加圧用ロッド、６はロッ
ド、７は定盤、８は金型である。使用した弾性体の形状
は外径１１７．８ｓａｍ、内径８０ｍＭ、厚さ２０ｍで
アシ、その組合せ、負荷荷重は第１表の通りである。継
手加工するための管は公称外径１２７簡、厚さ４．５　
ｍの炭素鋼々管である。この時の管の端部における変形
の状態を第８図に示す。

第　　　　１　　　　表 ここで明らかなように単一の弾性体を用いた加工に比較
し、シリコンゴムと金属または、シリコンゴムとウレタ
ンゴムの組合せにより加工した場合の方が圧力の分布が
極めて一定となシ、良好な継手が得られる。

以上説明したように本発明によれば、物体に均一な変形
を与えることができるので、粉末成形において密度の均
一な粉末成形体が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は弾性体を用いて圧力を発生する従来方法の縦断
面図、第２図は硬さの異なる弾性体の応力・ひずみ線図
、第３図は従来法におけるひずみおよび円筒内面に発生
する応力分布の説明図、第４図は同種弾性体において硬
度の異なる弾性体を組合せ均一または静水圧力を発生さ
せる方法の縦断面図、第５図は縦弾性係数の異なる弾性
体を組み会せ均一または静水圧力を発生させる方法の縦
断面図、第６図は硬度の異なる弾性体と縦弾性係数の異
なる弾性体を組み合せ均一または静水圧力を発生させる
方法の縦断面図、第７図は弾性体を組み合せることによ
り、金型を用いないで良好な継手を得る方法の実施例の
説明図、第８図は第７図に示した方法により成形した管
端の形状を表わした図である。 １．８・・・金型、２・・・ゴム型、３．３ｍ、３ａ’
。 ３ｂ、３ｂ’　、３Ｃ，３Ｃ’　、３Ｃ“・・・弾性体
、４・・・粉末成形体、５・・・加圧ロッド。 代理人　弁理士　薄田利幸 扇　１　図 □　　　　￥５２　　図 ｖｌみ 第　３Ｉ￥］ （イ） ８ 第　４１￥］ 扇　５Ｉ２］ 第　６　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、弾性体に軸方向荷重を付与し、弾性体の円周方向へ
   の変形を外部よシ拘束し、拘束体内部に圧力を負荷する
   方法において、弾性体を軸方向に組み合せ積層すること
   により、均一な圧力を生じせしめることを特徴とする静
   水圧力発生方法。 ２、第１項記載の方法において、硬度の異なる同質弾性
   体を軸方向に積層・組合せることにより、均一な圧力を
   生じせしめることを特徴とする静水圧力発生方法。 ３、第１項記載の方法において、硬度またはヤング率の
   異なる２種以上の弾性体を軸方向に積層・組合せること
   により、均一な圧力を発生せしめることを特徴とす１静
   水圧力発生方法。 ４、第１項記載の方法において、硬度の異なる同質弾性
   体、ヤング率の異なる弾性体を２種以上軸方向に積層・
   組合せることにより、均一な圧力を生じせしめることを
   ％微とする静水圧力発生方法。