JPS6411081B2 - - Google Patents
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- JPS6411081B2 JPS6411081B2 JP60248357A JP24835785A JPS6411081B2 JP S6411081 B2 JPS6411081 B2 JP S6411081B2 JP 60248357 A JP60248357 A JP 60248357A JP 24835785 A JP24835785 A JP 24835785A JP S6411081 B2 JPS6411081 B2 JP S6411081B2
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- Japan
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- welding
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- wall
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- capsules
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は超合金等の粉末をHIPで固化（焼結）
するときに粉末を充填するカプセルの製造方法に
関する。 （従来の技術） 超合金等の粉末の固化技術として最近HIPが広
く使用され始めているが、粉末を充填するカプセ
ルは通常、軟鋼やステンレス鋼の薄板を第８図や
第９図に示す如く、底板となる底壁２０、筒胴壁
２１、上蓋となる頂壁２２及び頂壁２２の中央に
位置して内部と連通して設ける小径の脱気管２３
の４部材（要素）を溶接によつて組立てて製作さ
れる。この溶接はTIG溶接が通例使用され、素材
の厚さもHIP時の変形を容易にするため数mm以下
の薄板や薄肉パイプが使用される。 （発明が解決しようとする問題点） 第８図、第９図でも明らかなように、溶接部２
４は夫々上記４部材が交つた各隅角部であり、第
１１図に示すように、溶接時に空気がまき込ま
れ、溶接金属部は脆化すると共にピンホールなど
の微小欠陥が発生し易い。この点について更に詳
説すると、４部材の素材が薄肉であるために、た
とえ溶接が外面からの溶接であつても、溶接入熱
によつて溶接部およびその近傍の内面母材部は高
温状態となり酸化する。そしてこの酸化によつて
発生するスケールは、素材がたとえステンレス鋼
であつても第４図の写真に示すようにかなり激し
い状態となる。通常、カプセルは使用前に内面に
付着した異物を取り除くために洗浄を行うが、高
温酸化してできたスケールは完全に除去すること
はできない。そしてこれが粉末に混入すると、粉
末固化材の要求特性を損うことになる。 また第８図、第９図に示すカプセルに粉末を充
填してHIPすると、第１０図に示すような変形が
発生する。このとき溶接部２４である隅角部の剛
性の高い部分にはカプセルの変形により大きな応
力集中を起こし、上述した脆化組織、微小欠陥と
相まつて、HIP時に圧力媒体としてのガスが侵入
し、粉末の固化焼結を阻害する場合がある。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、カプセルを構成する上記４部材（要
素）を溶接して組立て形成するに当り、その溶接
部を隅角部より離すことにより、HIP時に溶接部
に加わる応力を軽減することができ、HIP時の圧
力媒体の侵入を防止する目的をもつてなされたも
のであり、この目的を達成する手段として、次の
構成を採用した。即ち本発明は底壁と、筒胴壁
と、脱気管を有する頂壁からなる金属製カプセル
を形成するにあたり、底壁及び頂壁よりやゝ筒胴
壁寄り位置と、脱気管の頂壁よりやゝ離れた位置
とで軸線方向と直交する面で分割した形状の底
部、筒胴部、頂部及び脱気管部の４要素を準備
し、これら４要素を溶接により組立てた点にあ
る。 （実施例） 第１図は、本発明方法により得られたカプセル
の断面図である。同図において１は底部、２は筒
胴部、３は頂部、４は脱気管部である。これらの
４要素は、底壁と筒胴壁と脱気管を有する頂壁か
らなるカプセルにおいて、底壁及び頂壁よりやゝ
筒胴壁寄り位置と、脱気管の頂壁よりやゝ離れた
位置とで軸線方向と直交（厳密な意味でない）す
る面で分割した形状のものである。従つて前記分
割面を溶接部５とするのであり、換言すればこれ
ら溶接部５はカプセルの夫々隅角部６より少し離
れた位置にある。図においてｌは隅角部６の端面
より溶接部５までの距離で、５＜ｌ＜35（mm）が
好ましく、35mm以上になると経済的に不利であ
り、５mm以下では従来のものと変わりがなくなり
本発明の目的を達成されない。なお、本発明で使
用する４要素の素材は、ステンレス鋼、軟鋼等を
例示でき、また溶接部５は通常の手法に従い開先
などを形成し、TIG溶接等で行う。次に前記溶接
は、溶接中および溶接後しばらく（溶接部の温度
が低下するまで）、Arなどの不活性ガスをカプセ
ル内部に流しながら、あるいはAr雰囲気に置換
した状態で溶接を実施したり、或いはカプセル全
体を真空中若しくは不活性ガス雰囲気中で溶接を
実施する。このような溶接を行なうのは、素材が
薄板のために溶接熱により溶接部およびその近傍
が高温に加熱、酸化され、溶接部が脆化してHIP
時にArガスが侵入する恐れがあり、また酸化ス
ケールが粉末に混入して機械的性質が損なわれる
のを防止するためである。 以下、本発明のより具体的な実施例と比較例と
共に説明する。第１図に示すように外径101.6φの
SUS304TP鋼管（筒胴部２）に、SUS304の板よ
り切り出した底板（底部１）と上蓋（頂部３）、
および脱気管部４を、各溶接部５でTIG溶接し
た。なお底部１の隅角部６と筒胴部２との溶接部
５までの距離は15mm、頂部３の隅角部６と筒胴部
２との溶接部５までの距離は10mm、頂部３と脱気
管部４との溶接部５までの距離は10mmとし、各部
素材の肉厚は３mmのものを使用した。 第２図は、本発明カプセルと同材、同形状の従
来カプセルで、比較のため通常の方法で製作した
ものである。 第３図は、溶接を大気酸化雰囲気下で行なつた
場合と、不活性ガス雰囲気下で行なつた場合の溶
接部の状態を試験するためのカプセルであり、外
径101.6φSUS304TP鋼管に図に示すようにW1，
W2の開先をとり、W1は内面にArガスを８／
minの割合で流しながら、又W2は大気の酸化雰
囲気下で外面よりそれぞれ溶接を行ない、内面の
溶接部近傍での酸化状態を比較した。その結果は
第４図、第５図の拡大写真（×１）に示す通りで
あり、第４図はW2における、また第５図はW1に
おける溶接部であり、前者の内面が通常の酸化雰
囲気の場合には、その溶接部は激しく酸化されて
いるのに対し、後者のAr雰囲気では酸化が防止
されているのがよく判る。 次に、本発明の効果を確認するため、粉末とし
て超耐熱合金を使用し、そのHIP固化材の低サイ
クル疲労試験を実施した。下記表はNi基超合金
（AF115合金）の化学組成であり、これはアルゴ
ンアトマイズして製作された粉末である。HIP用
カプセルとして、第１図及び第２図の方法で製作
した。
するときに粉末を充填するカプセルの製造方法に
関する。 （従来の技術） 超合金等の粉末の固化技術として最近HIPが広
く使用され始めているが、粉末を充填するカプセ
ルは通常、軟鋼やステンレス鋼の薄板を第８図や
第９図に示す如く、底板となる底壁２０、筒胴壁
２１、上蓋となる頂壁２２及び頂壁２２の中央に
位置して内部と連通して設ける小径の脱気管２３
の４部材（要素）を溶接によつて組立てて製作さ
れる。この溶接はTIG溶接が通例使用され、素材
の厚さもHIP時の変形を容易にするため数mm以下
の薄板や薄肉パイプが使用される。 （発明が解決しようとする問題点） 第８図、第９図でも明らかなように、溶接部２
４は夫々上記４部材が交つた各隅角部であり、第
１１図に示すように、溶接時に空気がまき込ま
れ、溶接金属部は脆化すると共にピンホールなど
の微小欠陥が発生し易い。この点について更に詳
説すると、４部材の素材が薄肉であるために、た
とえ溶接が外面からの溶接であつても、溶接入熱
によつて溶接部およびその近傍の内面母材部は高
温状態となり酸化する。そしてこの酸化によつて
発生するスケールは、素材がたとえステンレス鋼
であつても第４図の写真に示すようにかなり激し
い状態となる。通常、カプセルは使用前に内面に
付着した異物を取り除くために洗浄を行うが、高
温酸化してできたスケールは完全に除去すること
はできない。そしてこれが粉末に混入すると、粉
末固化材の要求特性を損うことになる。 また第８図、第９図に示すカプセルに粉末を充
填してHIPすると、第１０図に示すような変形が
発生する。このとき溶接部２４である隅角部の剛
性の高い部分にはカプセルの変形により大きな応
力集中を起こし、上述した脆化組織、微小欠陥と
相まつて、HIP時に圧力媒体としてのガスが侵入
し、粉末の固化焼結を阻害する場合がある。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、カプセルを構成する上記４部材（要
素）を溶接して組立て形成するに当り、その溶接
部を隅角部より離すことにより、HIP時に溶接部
に加わる応力を軽減することができ、HIP時の圧
力媒体の侵入を防止する目的をもつてなされたも
のであり、この目的を達成する手段として、次の
構成を採用した。即ち本発明は底壁と、筒胴壁
と、脱気管を有する頂壁からなる金属製カプセル
を形成するにあたり、底壁及び頂壁よりやゝ筒胴
壁寄り位置と、脱気管の頂壁よりやゝ離れた位置
とで軸線方向と直交する面で分割した形状の底
部、筒胴部、頂部及び脱気管部の４要素を準備
し、これら４要素を溶接により組立てた点にあ
る。 （実施例） 第１図は、本発明方法により得られたカプセル
の断面図である。同図において１は底部、２は筒
胴部、３は頂部、４は脱気管部である。これらの
４要素は、底壁と筒胴壁と脱気管を有する頂壁か
らなるカプセルにおいて、底壁及び頂壁よりやゝ
筒胴壁寄り位置と、脱気管の頂壁よりやゝ離れた
位置とで軸線方向と直交（厳密な意味でない）す
る面で分割した形状のものである。従つて前記分
割面を溶接部５とするのであり、換言すればこれ
ら溶接部５はカプセルの夫々隅角部６より少し離
れた位置にある。図においてｌは隅角部６の端面
より溶接部５までの距離で、５＜ｌ＜35（mm）が
好ましく、35mm以上になると経済的に不利であ
り、５mm以下では従来のものと変わりがなくなり
本発明の目的を達成されない。なお、本発明で使
用する４要素の素材は、ステンレス鋼、軟鋼等を
例示でき、また溶接部５は通常の手法に従い開先
などを形成し、TIG溶接等で行う。次に前記溶接
は、溶接中および溶接後しばらく（溶接部の温度
が低下するまで）、Arなどの不活性ガスをカプセ
ル内部に流しながら、あるいはAr雰囲気に置換
した状態で溶接を実施したり、或いはカプセル全
体を真空中若しくは不活性ガス雰囲気中で溶接を
実施する。このような溶接を行なうのは、素材が
薄板のために溶接熱により溶接部およびその近傍
が高温に加熱、酸化され、溶接部が脆化してHIP
時にArガスが侵入する恐れがあり、また酸化ス
ケールが粉末に混入して機械的性質が損なわれる
のを防止するためである。 以下、本発明のより具体的な実施例と比較例と
共に説明する。第１図に示すように外径101.6φの
SUS304TP鋼管（筒胴部２）に、SUS304の板よ
り切り出した底板（底部１）と上蓋（頂部３）、
および脱気管部４を、各溶接部５でTIG溶接し
た。なお底部１の隅角部６と筒胴部２との溶接部
５までの距離は15mm、頂部３の隅角部６と筒胴部
２との溶接部５までの距離は10mm、頂部３と脱気
管部４との溶接部５までの距離は10mmとし、各部
素材の肉厚は３mmのものを使用した。 第２図は、本発明カプセルと同材、同形状の従
来カプセルで、比較のため通常の方法で製作した
ものである。 第３図は、溶接を大気酸化雰囲気下で行なつた
場合と、不活性ガス雰囲気下で行なつた場合の溶
接部の状態を試験するためのカプセルであり、外
径101.6φSUS304TP鋼管に図に示すようにW1，
W2の開先をとり、W1は内面にArガスを８／
minの割合で流しながら、又W2は大気の酸化雰
囲気下で外面よりそれぞれ溶接を行ない、内面の
溶接部近傍での酸化状態を比較した。その結果は
第４図、第５図の拡大写真（×１）に示す通りで
あり、第４図はW2における、また第５図はW1に
おける溶接部であり、前者の内面が通常の酸化雰
囲気の場合には、その溶接部は激しく酸化されて
いるのに対し、後者のAr雰囲気では酸化が防止
されているのがよく判る。 次に、本発明の効果を確認するため、粉末とし
て超耐熱合金を使用し、そのHIP固化材の低サイ
クル疲労試験を実施した。下記表はNi基超合金
（AF115合金）の化学組成であり、これはアルゴ
ンアトマイズして製作された粉末である。HIP用
カプセルとして、第１図及び第２図の方法で製作
した。
【表】
HIPは両者とも、1160℃×1000Kg／cm2×3hrの
条件で行い、その後熱処理として、1180℃×
2h／AC，760℃×16h／ACの溶体化処理と時効
を行い供試材Ａ（第１図）、同Ｂ（第２図）とした。
疲労試験は平行部が7φ×16の平滑試験片を使
用し、760℃で歪速度、ε＝0.4％／Ｓの歪制御片
振り条件で試験した。その結果を第６図に示す。 第６図に示す如く、本発明のカプセルを使用し
て得られたHIP固化材の疲労寿命は高く、しかも
そのバラツキは小さい。一方、従来のカプセルは
バラツキが激しく、極端な場合には健全材に比較
して1/10以下の寿命となつている。これは第７図
の顕微鏡写真（×100）に示すように従来カプセ
ルの場合には、HIP時に溶接部より圧力媒体の
Arガスが侵入し、ポアーとなつて存在したため、
これが切り欠き効果となつて低寿命となつた。以
上のことより、本発明は疲労寿命の信頼性の面か
ら非常に有効な方法であることがわかつた。 （発明の効果） 本発明方法により製造されたカプセルは、HIP
時に、溶接部に加わる応力を軽減でき、溶接部の
欠陥の発生を防止したのでHIP時の圧力媒体の侵
入を防止でき、HIP固化材の疲労特性を損なわ
ず、その他種々の材料のHIP固化材の重要な特性
値の信頼性を向上させるものとして優れたもので
ある。
条件で行い、その後熱処理として、1180℃×
2h／AC，760℃×16h／ACの溶体化処理と時効
を行い供試材Ａ（第１図）、同Ｂ（第２図）とした。
疲労試験は平行部が7φ×16の平滑試験片を使
用し、760℃で歪速度、ε＝0.4％／Ｓの歪制御片
振り条件で試験した。その結果を第６図に示す。 第６図に示す如く、本発明のカプセルを使用し
て得られたHIP固化材の疲労寿命は高く、しかも
そのバラツキは小さい。一方、従来のカプセルは
バラツキが激しく、極端な場合には健全材に比較
して1/10以下の寿命となつている。これは第７図
の顕微鏡写真（×100）に示すように従来カプセ
ルの場合には、HIP時に溶接部より圧力媒体の
Arガスが侵入し、ポアーとなつて存在したため、
これが切り欠き効果となつて低寿命となつた。以
上のことより、本発明は疲労寿命の信頼性の面か
ら非常に有効な方法であることがわかつた。 （発明の効果） 本発明方法により製造されたカプセルは、HIP
時に、溶接部に加わる応力を軽減でき、溶接部の
欠陥の発生を防止したのでHIP時の圧力媒体の侵
入を防止でき、HIP固化材の疲労特性を損なわ
ず、その他種々の材料のHIP固化材の重要な特性
値の信頼性を向上させるものとして優れたもので
ある。
第１図は本発明方法で製作したカプセルの断面
図、第２図は従来のカプセル断面図、第３図は比
較試験用カプセル断面図、第４図は第３図のW2
溶接部における表面金属組織の、第５図は第３図
のW1溶接部における表面金属組織の、夫々酸化
状態を比較した顕微鏡写真、第６図は疲労試験グ
ラフ、第７図は第２図の従来カプセルを使用した
HIP固化材の欠陥を示す金属組織の顕微鏡写真を
示す。第８図、第９図は従来カプセルの説明図、
第１０図はHIP後の変形したカプセル説明図、第
１１図は溶接時の空気のまき込み説明図を示す。 １…底部、２…筒胴部、３…頂部、４…脱気管
部、５…溶接部、６…隅角部。
図、第２図は従来のカプセル断面図、第３図は比
較試験用カプセル断面図、第４図は第３図のW2
溶接部における表面金属組織の、第５図は第３図
のW1溶接部における表面金属組織の、夫々酸化
状態を比較した顕微鏡写真、第６図は疲労試験グ
ラフ、第７図は第２図の従来カプセルを使用した
HIP固化材の欠陥を示す金属組織の顕微鏡写真を
示す。第８図、第９図は従来カプセルの説明図、
第１０図はHIP後の変形したカプセル説明図、第
１１図は溶接時の空気のまき込み説明図を示す。 １…底部、２…筒胴部、３…頂部、４…脱気管
部、５…溶接部、６…隅角部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 底壁と、筒胴壁と、脱気管を有する頂壁から
なる金属製カプセルを形成するにあたり、底壁及
び頂壁よりやゝ筒胴壁寄り位置と、脱気管の頂壁
よりやゝ離れた位置とで軸線方向と直交する面で
分割した形状の底部、筒胴部、頂部及び脱気管部
の４要素を準備し、これら４要素を溶接により組
立てることを特徴とするHIP用カプセルの製造方
法。 ２ 溶接中、および溶接後にその溶接部の温度が
低下するまで不活性ガスを内部に流しながら、あ
るいは内部を不活性雰囲気に置換した状態で溶接
を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のHIP用カプセルの製造方法。 ３ 真空中若しくは不活性ガス雰囲気中で溶接を
行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のHIP用カプセルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60248357A JPS62107004A (ja) | 1985-11-05 | 1985-11-05 | Ｈｉｐ用カプセルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60248357A JPS62107004A (ja) | 1985-11-05 | 1985-11-05 | Ｈｉｐ用カプセルの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62107004A JPS62107004A (ja) | 1987-05-18 |
| JPS6411081B2 true JPS6411081B2 (ja) | 1989-02-23 |
Family
ID=17176895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60248357A Granted JPS62107004A (ja) | 1985-11-05 | 1985-11-05 | Ｈｉｐ用カプセルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62107004A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62116704A (ja) * | 1985-11-18 | 1987-05-28 | Hitachi Metals Ltd | 金属粉末圧密用カプセル |
| JPS63317603A (ja) * | 1987-06-18 | 1988-12-26 | Kobe Steel Ltd | 熱間静水圧成形用カプセル、及び該カプセルを用いた熱間静水圧成形法 |
| JP4276627B2 (ja) | 2005-01-12 | 2009-06-10 | ソルボサーマル結晶成長技術研究組合 | 単結晶育成用圧力容器およびその製造方法 |
| US9120150B2 (en) * | 2011-12-02 | 2015-09-01 | Ati Properties, Inc. | Endplate for hot isostatic pressing canister, hot isostatic pressing canister, and hot isostatic pressing method |
-
1985
- 1985-11-05 JP JP60248357A patent/JPS62107004A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62107004A (ja) | 1987-05-18 |
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