JP2015021646A

JP2015021646A - 真空焼結処理設備

Info

Publication number: JP2015021646A
Application number: JP2013148575A
Authority: JP
Inventors: 松井　宏司; Koji Matsui; 宏司松井; 石浜　克則; Katsunori Ishihama; 克則石浜; 丸山　崇; Takashi Maruyama; 崇丸山; 正光赤尾; Masamitsu Akao; 慧柴田; Kei Shibata; 哲掘; Tooru Hori
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2013-07-17
Publication date: 2015-02-02
Anticipated expiration: 2033-07-17
Also published as: JP6229340B2

Abstract

【課題】コンパクトな装置構造で効率よく焼結処理を行うことが可能な真空焼結処理設備を提供する。【解決手段】複数の真空加熱室２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄとこれら真空加熱室内へワークを出し入れする垂直リフト３とを、一端が開放する筐体ユニット１内に収納し、筐体ユニット１の開放部に気密的に他の筐体ユニットを結合するための真空フランジ１１を設けるとともに、真空フランジ１１に他の筐体ユニットとしてガス冷却室４を結合した真空焼結処理設備であって、各真空加熱室２Ａ〜２Ｄを真空焼結処理に必要な温度にそれぞれ設定する。【選択図】図１

Description

本発明は真空焼結処理設備に関し、特に、コンパクトな構造で真空焼結処理を行うことができる真空焼結処理設備に関する。

バッチ式の真空焼結炉として例えば特許文献１に示されているものがあり、これはヒータを付設した単一のレトルト内にワークを装入して、レトルト内へキャリヤガスを供給しつつ脱ワックスを行った後、同一レトルト内で脱ガス、焼結、冷却を行うものである（従来例１）。これに対して特許文献２には連続式の熱処理炉が示されており、これはチェインベルトを設けた搬送室に沿って、脱ワックス室、焼結室、冷却室を設けて、これら各室へワークを搬送して必要な焼結処理を行っている（従来例２）。

特開平５−１９５０１６特開平１１−１２５４９１

従来例１では単一のレトルト内で処理をすべて行うため省スペースではあるが、昇温や降温に時間を要して、生産効率が低いという問題がある。一方、従来例２では脱ワックス室、焼結室、冷却室でそれぞれ必要な処理を行うため生産効率は良いが、装置全体が大型化するという問題がある。

そこで本発明はこのような課題を解決するもので、コンパクトな装置構造で効率よく焼結処理を行うことが可能な真空焼結処理設備を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明では、複数の真空加熱室（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）とこれら真空加熱室内へワークを出し入れする搬送装置（３）とを、少なくとも一端が開放する筐体ユニット（１）内に収納し、前記筐体ユニット（１）の開放部に気密的に他の筐体ユニットを結合するとともに、少なくとも一方の結合部（１１）に前記他の筐体ユニットとして冷却室（４）を結合した真空焼結処理設備であって、前記各真空加熱室（２Ａ?２Ｄ）を真空焼結処理に必要な温度にそれぞれ設定する。

本第１発明においては、複数の真空加熱室を収納した筐体ユニットに冷却室を気密的に結合して、真空焼結処理を行うことができるから、コンパクトな装置構造で効率よく焼結処理を行うことができる。

本第２発明では、前記筐体ユニット（１Ａ）は両端が開放しており、一方の開放部に前記冷却室（４Ａ）を結合するとともに、他方の開放部に前記他の筐体ユニットとして前記筐体ユニット（１Ａ）と同一構造の筐体ユニット（１Ｂ）を結合する。

本第２発明においては、加熱室を内設した同一構造の筐体ユニットを二連で結合することによって、多様な真空焼結処理を効率的に行うことができる。

上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように、本発明の真空焼結処理設備によれば、コンパクトな装置構造で効率よく焼結処理を行うことができる。

本発明の第１実施形態における真空焼結処理設備の概略断面図である。垂直リフトの概略側面図である。本発明の第２実施形態における真空焼結処理設備の概略断面図である。本発明の第３実施形態における真空焼結処理設備の概略断面図である。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

(第１実施形態)
図１に本発明の真空焼結処理設備の一実施形態を示す。図１（１）において、一端閉鎖の筐体ユニット１内には、その長手方向半部に上下方向へ複数（本実施形態では四基）の真空加熱室（以下、単に加熱室という）２Ａ〜２Ｄが設けられているとともに、筐体ユニット１の開放側の残る半部内には搬送装置としての垂直リフト３が設置されている。各加熱室２Ａ〜２Ｄにはヒータが設けられて当該加熱室２Ａ〜２Ｄ内を所定温度へ昇温できるようになっている。また筐体ユニット１には真空排気管（図示略）が連結されて各加熱室２Ａ〜２Ｄ内を所定の真空度に維持できるようになっている。各加熱室２Ａ〜２Ｄは図略のゲート弁によって垂直リフト３に面する側が開閉できるようになっている。

垂直リフト３は特表２０１３−５０４６８６公報に記載されたものと同様の構造である。すなわち、図２に示すように垂直リフトは上下方向へ架設された左右一対のチェーン３１，３２を備え、チェーン３２には水平なプラットホーム３３が装着されている。プラットホーム３３上にはギア機構３４が設けられて当該ギア機構３４の入力側はチェーン３１に連結されている。また、プラットホーム３３上には側方へ二段で伸縮可能なフォーク体３５，３６が配設されており、これらフォーク体３５，３６は上記ギア機構３４の出力側に連結されて伸縮駆動されるようになっている。

ワークは例えば格子状のトレイ上に複数が平面状に配置されてフォーク体３６上に載置される。ワークを上下方向へ搬送する場合には両チェーン３１，３２を同時に作動させて、プラットホーム３３を所定の加熱室２Ａ〜２Ｄに対向する位置へ昇降させる。この後、チェーン３２を停止してチェーン３１のみを作動させ、ギア機構３４を介してフォーク３５，３６を側方へ伸長させて、加熱室２Ａ〜２Ｄ内へワークを載せたトレイを挿入し、ないし処理後のワークを載せたトレイを加熱室２Ａ〜２Ｄ内から取り出す。なお、垂直リフト３は上記構造に限られず、公知の他の構造を採用することができる。

図１（１）において、筐体ユニット１の開放部の周縁には全周に結合部としての真空フランジ１１が設けられており、当該開放部に、真空フランジ４１によって他の筐体ユニットとしてのガス冷却室４が気密的に結合されている。ガス冷却室４には真空排気管が連結されるとともに窒素等の冷却ガス供給管が連結されている。ガス冷却室４の室内天井部には撹拌扇４２が設けられ、また、ガス冷却室４の筐体ユニット１との結合側およびこれと反対側の各室壁にはそれぞれ真空扉４３，４４が設けられている。なお、垂直リフト３のフォーク３５，３６（図２）は加熱室２Ａ〜２Ｄとは反対側にあるガス冷却室４内へも伸長進入可能である。

本実施形態では、各加熱室は以下のように温度設定されている。すなわち、加熱室２Ａは脱ワックス温度の５００℃、加熱室２Ｂは脱ガス温度の１１００℃、加熱室２Ｃは焼結温度の１１００℃、加熱室２Ｄは時効温度の６００℃とする。このような温度設定とすることによって、垂直リフト３によって図１(１)の矢印で示す経路で磁石等のワークを載置したトレーＴを搬送することによって、加熱室２Ａ〜２Ｃでそれぞれ脱ワックス、脱ガス、焼結を行った後、ガス冷却室へ搬送してワークを冷却して焼結処理を終了し、その後、図１（２）の矢印で示すように、垂直リフト３によってワークを載置したトレーＴを加熱室２Ｄへ搬送して時効処理を行い、再びガス冷却室へ戻して全ての処理を終了する。以上のようにして、コンパクトな装置構造で効率よく焼結・時効処理を行うことができる。なお、本実施形態の設備は、磁石の焼結・時効処理に限られず、金属の焼結・熱処理にも適用することができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態における各加熱室にそれぞれ独立に真空排気管を連結して、各加熱室２Ａ〜２Ｄを速やかに必要な真空度に設定できるようにする。このことを、図３で各加熱室２Ａ〜２Ｄを二重の四角で描くことによって示している。他の構造は第１実施形態と同様である。このような本実施形態によれば、各加熱室２Ａ〜２Ｄをそれぞれ独立して排気ないし復圧して必要な真空度に設定できるから、各加熱室の清浄度を保って、より高品質の焼結・時効処理が可能となる。

（第３実施形態）
本実施形態では、図４に示すように、筐体ユニット１Ａを、第１実施形態の筐体ユニット１と内部が同一構造で両端を開放した構造とし、その一方に真空フランジ１１，４１で、他の筐体ユニットとして第１実施形態と同一構造のガス冷却室４Ａを結合するとともに、筐体ユニット１Ａの他方には他の筐体ユニットとして上記筐体ユニット１Ａと同一構造の、加熱室２Ａ〜２Ｄと垂直リフト３を内設した筐体ユニット１Ｂを真空フランジ１１，１２で結合する。

筐体ユニット１Ｂにはさらにその他方の開放部に真空フランジ１２，５１によって他の筐体ユニットとしての搬送ユニット５を結合する。搬送ユニット５は両端開放の筐体内に第１実施形態と同様の垂直リフト３を設置したもので、両端の開放部周縁にはそれぞれ真空フランジ５１，５２が設けられている。

搬送ユニット５の他方の開口は真空フランジ４１，５２によって、ガス冷却室４Ａと実質的に同様の構造のガス冷却室４Ｂが結合されている。ガス冷却室４Ｂの、搬送ユニット５との結合側およびこれと反対側の各室壁にはそれぞれ真空扉４３，４４が設けられている。

本実施形態では、各加熱室は以下のように温度設定されている。すなわち、筐体ユニット１Ａの加熱室２Ａは脱ワックス温度の５００℃、加熱室２Ｂは脱ガス温度の１１００℃、加熱室２Ｃは焼結温度の１１００℃とし、加熱室２Ｄは使用していない。筐体ユニット１Ｂの加熱室２Ａ，２Ｂは高温時効処理温度の９００℃、加熱室２Ｃ，２Ｄは低温時効処理温度の５００℃に設定されている。

このような温度設定とすることによって、筐体ユニット１Ａの垂直リフト３によって図４の矢印で示す経路で磁石等のワークを載置したトレーＴを搬送し、加熱室２Ａ〜２Ｃでそれぞれ脱ワックス、脱ガス、焼結を行った後、ガス冷却室４Ａへ搬送してワークを冷却して焼結処理を終了する。その後、ワークを載置したトレーＴを筐体ユニット１Ａの垂直リフト３で加熱室２Ｄへ搬送する。ここで、トレーＴは筐体ユニット１Ｂの垂直リフト３に受け渡され、当該垂直リフト３によってトレーＴを筐体ユニット１Ｂ内の加熱室２Ａに搬送して高温時効処理を行う。

その後、搬送ユニット５内の垂直リフト３で筐体ユニット１Ｂの加熱室２Ａ内のトレーＴを取り出し、これをガス冷却室４Ｂへ搬送してワークを冷却する。その後、再び搬送ユニット５内の垂直リフト３でワークを筐体ユニット１Ｂ内の加熱室２Ｃへ搬送し、ここで低温時効処理を行う。その後、上記垂直リフト３でトレーＴを加熱室２Ｃから取り出し、ガス冷却室４Ｂへ搬送してここで冷却して全体の処理を終了する。

なお、本実施形態では、筐体ユニット内の加熱室２Ａと２Ｃおよび２Ｂと２Ｄを使用して、時効処理を並列処理することができる。本実施形態によっても、コンパクトな装置構造でより効率よく焼結・時効処理を行うことができる。また、上記各実施形態においては各筐体ユニットを着脱可能に結合するが、溶接等によって着脱不可に結合しても良い。

１，１Ａ…筐体ユニット、１Ｂ…筐体ユニット（他の筐体ユニット）、１１…真空フランジ（結合部）、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ…真空加熱室、３…垂直リフト（搬送装置）、４，４Ａ…ガス冷却室（他の筐体ユニット）、５…搬送ユニット（他の筐体ユニット）。

Claims

複数の真空加熱室とこれら真空加熱室内へワークを出し入れする搬送装置とを、少なくとも一端が開放する筐体ユニット内に収納し、前記筐体ユニットの開放部に気密的に他の筐体ユニットを結合するとともに、少なくとも一方の結合部に前記他の筐体ユニットとして冷却室を結合した真空焼結処理設備であって、前記各真空加熱室を真空焼結処理に必要な温度にそれぞれ設定したことを特徴とする真空焼結処理設備。
前記筐体ユニットは両端が開放しており、一方の開放部に前記冷却室を結合するとともに、他方の開放部に前記他の筐体ユニットとして前記筐体ユニットと同一構造の筐体ユニットを結合した請求項１に記載の真空焼結処理設備。