JPS6340845B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、粉末材料の加圧焼結、鋳造品及び焼
結品の内部欠陥除去、拡散接合等のための高温ラ
バープレス法に関する。

粉末材料の加圧焼結、鋳造品及び焼結品の内部
欠陥除去、拡散接合等のための加圧法として、熱
間静水圧加工法が知られている。

現在、工業的に使用されている熱間静水圧加工
法は、アルゴン、窒素等の不活性ガス或いは空気
が圧媒として使用されており、これらガス圧媒は
1000〜2000Kgｆ／cm²にも達するガス圧力下で、被
処理体を数百〜2000℃もの高温にして圧縮処理す
るものであり、ガス圧をもちいるため被処理体が
大形あるいは異形であるとを問わず、内部まで均
一に圧縮され、高温であることとあいまつて、真
密度化にきわめて有効である。

ところで、斯る加圧法は、加圧、減圧、高圧容
器の内部に設置されているヒータによる加熱、降
温を行ない、ガス圧媒を高圧容器から完全に回収
してから被処理体を取出すようにしており、サイ
クルタイムに長時間、例えば、１サイクルで７〜
８時間も要し、非常に生産性が劣つていた。

サイクルタイムの短縮を図るため、被処理体の
加熱、降温を高圧容器外で行ない、高圧容器では
加圧、減圧及び供給したガス圧媒の昇温のみを行
なう方式が試みられている。

しかしながら、これでもサイクルタイムは約１
時間ほど必要となつている。

そのため、理輪的にはガス圧媒のための圧縮機
容量を大きくするとか、その台数を増やすことが
推考される。

しかし、現実には市販されている高圧の圧縮機
は容量に限度があり、また、台数増加についても
本体機器とのバランス上、極端に数を増やすこと
は合理的ではない。

サイクルタイムを極端に短縮して生産性をあげ
るため、粉末を圧媒として使用し、通常のプレス
圧縮により粉末圧媒を加圧し、粉末を介して被処
理体を加圧する方法が例えば特開昭55−120499号
公報で提案されている。

この従来例は、被処理体は予熱炉であらかじめ
加熱するものであるが、粉末間の摩擦、高圧容器
と粉末間の摩擦のため圧媒に圧力分布の不均衡が
起り、被処理体を等方的に加圧圧縮することが困
難である。

そこで本発明は、圧媒として粉末を使用し、高
圧容器の内側面にゴム型を配置した通常の乾式ラ
バープレスを用いたにも拘らず、サイクルタイム
の短縮と被処理体の均等な加圧圧縮を可能とした
ものであり、従つて、本発明では高圧容器の内側
面にゴム型を配置し、前記高圧容器とゴム型との
間に液体の圧力媒体を供給してゴム型内の被処理
体を等方的に加圧するいわゆるラバープレス法で
あつて、予じめ外部で加熱された被処理体が高圧
容器内で断熱材からなるコツプ状物体で囲繞され
ており、該囲繞状態でゴム型内に粉末の圧力媒体
を供給し、その後、前記コツプ状物体をゴム型外
へ取出し、次いで、高圧容器を密封した状態で、
高圧容器とゴム型との間に液体の圧力媒体を供給
して被処理体をゴム型並び粉末の圧力媒体を介し
て等方的に加圧するようにしたことを特徴とす
る。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳述す
る。

第１図は、本発明に直接使用する所謂乾式ラバ
ープレスであり、加圧圧縮中を示しており、図
中、１はプレスフレームで、その内部に方形の空
間が形成されている。

プレスフレーム１は図外蝶番構造により縦軸回
りに旋回自在であり、該旋回運動を介して高圧容
器２がプレスフレーム１の空間内に相対的に出入
自在とされている。

高圧容器２は円筒形で、その頂部側にはトツプ
クローザ３が、下部側にはボトムクローザ４がそ
れぞれ装着され、トツプクローザ３及びボトムク
ローザ４はプレスフレーム１の上下内端面１Ａ，
１Ｂにそれぞれ接当可能とされている。

トツプクローザ３は高圧容器２に挿嵌されボル
ト５で締結された筒形の外プラグ６と、該外プラ
グ６に挿抜自在に挿支された内プラグ７とからな
る。

ボトムクローザ４は高圧容器２に挿嵌されボル
ト８で締結された筒形の外プラグ９と、該プラグ
９に挿抜自在に挿支された内プラグ１０とからな
る。

高圧容器２の内周面には円筒形のサポート１１
が挿嵌され、該サポート１１の上下端周縁が容器
内面にそれぞれ本例では溶接にて固着され、更
に、該サポート１１には多数の通孔１２が径方向
に開設されている。

サポート１１の内周面には薄手のゴム型１３を
介して厚手のゴム型１４が周設され、ここに、高
圧容器２の内側面にゴム型１３，１４が配置され
ている。

更に、高圧容器２には液体よりなる圧力媒体の
出入口１５が形成され、本例では容器２下部側周
壁に形成され、径方向の通路１６を介して前記通
孔１２のそれぞれと連通されている。

更に、第１図において、１７は被処理体であ
り、アルミナ等からなるサポート１８を介して加
圧室内においてボトムクローザ４の内プラグ１０
上に載置されている。

又、第１図において、１９はアルミナ粉体、
BN粉末等よりなる圧力媒体、２０はゴム板で、
トツプクローザ３の内プラグ７に装着されてい
る。

而して、本発明においては、被処理体１７を例
えば外部のエレマ炉等によつて予じめ例えば1000
℃程度に加熱してからゴム型１３，１４の内側に
挿入するが、そのさい、ゴム型１３，１４の熱焼
損を防止する見地から、第２図に示す断熱材から
なるコツプ状物体２１によつて被処理体１７を囲
繞した状態で高圧容器２のゴム型１３，１４の内
側に挿入される。

即ち、本実施例では頂部中央に係合部２１Ａを
有するコツプ状物体２１で、予じめ外部で加熱さ
れた被処理体１７をボトムクローザ３の内プラグ
１０上で囲繞させ、この状態で高圧容器２の下方
から挿入され、挿入後にあつては昇降自在な引上
げロツド２２の下端を前記係合部２１Ａに連結す
る。

他の実施例として、引上げロツド２２を付設し
たコツプ状物体２１を高圧容器２内で待機させて
おくか、下方に突出させておき、待機させたとき
は被処理体１７を載置した内プラグ１０を下方よ
り高圧容器２内に挿入し、被処理体１７を待機中
のコツプ状物体２１内に挿入して該物体２１で囲
繞する。

又、コツプ状物体２１を下方へ突出させたとき
はこの物体２１内に被処理体１７を挿入し、コツ
プ状物体２１と内プラグ１０を同調して上昇さ
せ、高圧容器２内に挿入する。

いずれの実施例によつても、要するに、高圧容
器２内において被処理体１７は断熱材よりなるコ
ツプ状物体２１で囲繞されている。

但し、図示の本実施例の方が、高さ方向に関し
てコンパクトに設備（引上げロツドの関係から）
を構成でき、取扱いも有利となる。

高圧容器２内でコツプ状物体２１で被処理体１
７が囲繞された状態において、第２図に示す粉末
フイーダ２３からアルミナ、BN等の粉末の圧力
媒体１９を高圧容器２の中に供給する。

この工程中、ゴム型１３，１４は断熱材からな
るコツプ状物体２１によつて熱しやへいされてい
る。

圧力媒体１９の供給がある程度まで進行してか
ら、引上げロツド２２を介してコツプ状物体２１
を徐々に引上げると、圧力媒体１９は下部から充
填されてゆき、粉末供給を続行しておくと第３図
のように圧力媒体１９は充填されることになる。

この工程では被処理体１７はコツプ状物体２１
又は圧力媒体１９で熱しやへいされ、ゴム型１
３，１４が被処理物１７の熱にさらされることが
ない。

特に、圧力媒体１９としてアルミナを使用した
ときは断熱効果は大である。

なお、圧力媒体１９が不足しているときには、
フイーダ２３によつて補給される。

圧力媒体１９の充填とコツプ状物体２２のゴム
型１３，１４外への取出しの後、トツプクローザ
３の内プラグ７を挿嵌させしめ、高圧容器２の上
下にプレスフレーム１の上下内端面１Ａ，１Ｂが
接支するようにして高圧容器２を密封状態にする
（第１図参照）。

この状態で液体の圧力媒体を出入口１５から導
入し、通孔１２に供給すると、ゴム型１３，１４
が圧縮され、これにより、圧力媒体１９が圧縮さ
れ、ここに、被処理体１７はゴム型１３，１４並
びに粉末の圧力媒体１９を介して等方的に加圧さ
れる。

加圧成形後は、液体の圧力媒体を減圧するとと
もに出入口１５を介して容器２外に排出すると、
ゴム型１３，１４はその弾性復元力によつて高圧
容器２の内壁側に復元され、一方、圧力媒体１９
は加圧成形された状態となり、例えば、第４図に
示す如く加圧成形物１９Ａとゴム型１４との間に
隙間が生じる。

従つて、プレスフレーム１を旋回させてから、
第４図に示す如く粉末の成形物１９Ａとともに製
品１７Ａをボトムクローザ４の内ブラグ１０を介
して容器２より下方に抜出し、以後は、成形物１
９Ａの除去・粉砕、輸送、排出等の後ハンドリン
グを旋こすのである。

なお、液体の圧力媒体による処理圧力が低い場
合とか、成形しにくい粉末圧媒１９を使用した場
合には第５図で示す如くトツプクローザ３内の内
プラグ７を外し、コツプ状物体２１を下降挿入
し、ボトムクローザ４の内ブラグ１０を降下する
と、図示の如く圧力媒体１９は流下され別途回収
され、この場合もゴム型１３，１４が被処理体１
７の熱にさらされることはない。

更に、被処理体１７としては、低級鋼が最適で
あるが、ガス圧媒による熱間静水圧加圧法の対象
になるものであれば適用可能である。

例えば、金属、セラミツクスの粉末材料の加圧
焼結、鋳造品及び焼結品の内部欠陥除去等が可能
である。

また、放射性金属廃棄物、放射性セラミツクス
廃棄物（レンガ、コンクリート、焼却灰、セラミ
ツクフイルタ等）も対象となる。

粉末材料や放射性廃棄物の場合は、カプセルに
充填し、密封して処理される。

次に、実施例をあげる。

高速度鋼の約80ミクロン粉末を内径60mm、高さ
120mm、厚さ１mmの軟鋼カプセルにタツピングし
ながら充填した。充填率は約60％である。

これに、内径10mm、長さ500mmの脱気管を有す
る蓋をTIG溶接した。

次いで、脱気管を真空装置に接続し、約300℃
にカプセルを加熱しながら脱気管を介してカプセ
ル内部を10^-1TOrrまで約１時間真空脱気し、そ
の状態で脱気管をガスバーナで加熱して圧接し、
カプセルを密封した。

このようにして製作された密封カプセルを、
1100℃に加熱保持したエレマ炉に装入し、２時間
加熱した。

エレマ炉から取出したカプセル（被処理体）
を、１mm厚の軟鋼板間にガラスウールを配置した
断熱材よりなるコツプ状物体で囲繞し、内径200
mmの高圧容器内に装入し、ただちに、ゴム型とコ
ツプ状物体との間にアルミナ粉よりなる圧媒を充
填した。

圧媒の充填後に、コツプ状物体を引抜き、高圧
容器に粉末の圧力媒体が満杯になるまで補給して
から、高圧容器を密封した。

そして、200MPaで５分間加圧し、被処理体を
加圧してから、その後、減圧して容器より取出し
た。

なお、被処理体をプレスに装入してから圧力
200MPaに達するまで約２分、減圧開始後処理体
（製品）取出しまで約２分を要した。

即ち、被処理体がラバープレスの中に滞在した
時間は約10分間であつた。

処理体は圧媒であるアルミナ粉末の仮焼結体で
熱的に保護されており、ゴム型の保護のためのコ
ツプ状物体は取出し後にあつては不要であつた。

処理体の密度を測定した結果、高速度鋼は十分
緻密化しており、真密度であることが判つた。

本発明は以上の通りであり、圧媒として固体、
即ち、粉末、ペレツトを使用するので、サイクル
タイムが極端に短くでき、生産性が向上できる。
因みに、ガス圧媒ではガスの圧縮、回収時間が長
いのに比較し、粉末圧媒を使用する本発明は有利
となる。

被処理体を等方的に圧縮でき、真密度にでき
る。因みに、固体粉体の圧媒を１軸圧縮する場合
は必ず圧力分布の不均衡が生じるが、ゴム型内に
粉末圧媒を供給して加圧する本発明では、等方的
に圧縮できる。

ゴム型を使用するが、粉末圧媒を利用し、断熱
材よりなるコツプ状物体で被処理体を囲繞してい
るので、ゴム型の熱損傷等は防止できる。

被処理体（カプセル）の完全密封性を必要とし
ない。因みに、ガス圧媒ではカプセルの完全密封
性が不可欠であるが、粉末圧媒を使用する本発明
ではこれが問題とされない。

更に、細長物でも処理できるし、粉末圧媒は粉
砕して再使用できるから繰返し使用ができる。因
みに、ひまし油、グリス等を使用する方法では１
回で圧媒は劣化する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に直接使用する乾式ラバープレ
スの断面図で、加圧中を示し、第２図は、高圧容
器に粉末圧媒を供給している断面図、第３図は供
給して断熱コツプ状物体を引抜いている断面図、
第４図は処理後の断面図、第５図は圧媒未成形の
ときの回収一例を示す断面図である。 １……プレスフレーム、２……高圧容器、３…
…トツプクローザ、４……ボトムクローザ、１
３，１４……ゴム型、１５……液体圧媒出入口、
１７……被処理体、１９……圧力媒体、２１……
コツプ状物体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高圧容器の内側面にゴム型を配置し、前記高
   圧容器とゴム型との間に液体の圧力媒体を供給し
   てゴム型内の被処理体を等方的に加圧するいわゆ
   るラバープレス法であつて、予じめ外部で加熱さ
   れた被処理体が高圧容器内で断熱材からなるコツ
   プ状物体で囲繞されており、該囲繞状態でゴム型
   内に粉末の圧力媒体を供給し、その後、前記コツ
   プ状物体をゴム型外へ取出し、次いで、高圧容器
   を密封した状態で、高圧容器とゴム型との間に液
   体の圧力媒体を供給して被処理体をゴム型並びに
   粉末の圧力媒体を介して等方的に加圧するように
   したことを特徴とする高温ラバープレス法。