JP3252446B2 - 熱間静水圧加圧成形用のカプセルおよび熱間静水圧加圧成形方法 - Google Patents
熱間静水圧加圧成形用のカプセルおよび熱間静水圧加圧成形方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属粉末を熱間で静水
圧加圧（以下「ＨＩＰ」と略記する）して、焼結した成
形体を得る技術の改良に関する。
圧加圧（以下「ＨＩＰ」と略記する）して、焼結した成
形体を得る技術の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＨＩＰ法は、金属粉末の焼結体の製造を
はじめとする種々の目的で実施されているが、その最大
の用途は、高速度工具鋼の粉末焼結体の製造にある。
はじめとする種々の目的で実施されているが、その最大
の用途は、高速度工具鋼の粉末焼結体の製造にある。
【０００３】高速度工具鋼の粉末としては、充填密度の
高く得られるガス噴霧粉末を使用する。 その工程は、
多くの場合、軟鋼で製作した円筒形のカプセルに粉末を
充填して真空脱気し、密封したものをＨＩＰ炉に入れ、
Ａｒガスで焼結の進む温度に数時間加熱することからな
る。 粉末のカプセルへの充填はできるだけ高密度にな
るように行なうが、それでも充填密度は７０％台であっ
て、ＨＩＰ処理により理論密度の１００％に近い値にな
るため、カプセルは収縮して変形する。
高く得られるガス噴霧粉末を使用する。 その工程は、
多くの場合、軟鋼で製作した円筒形のカプセルに粉末を
充填して真空脱気し、密封したものをＨＩＰ炉に入れ、
Ａｒガスで焼結の進む温度に数時間加熱することからな
る。 粉末のカプセルへの充填はできるだけ高密度にな
るように行なうが、それでも充填密度は７０％台であっ
て、ＨＩＰ処理により理論密度の１００％に近い値にな
るため、カプセルは収縮して変形する。
【０００４】このカプセルの変形は止むを得ないもので
あるが、変形の態様は、ＨＩＰ後の焼結体の処理に好都
合なものとしたい。 たとえば円柱状の焼結体を得る場
合、あらかじめ充填密度の変化を考慮して定めた金属粉
末の収容量にもとづき設計したカプセルが、相似形を保
って収縮することが望ましい。 相似形でないにして
も、焼結体のほぼ全長にわたって径が一定であり、上下
の端面は平面に近いものが好ましい。
あるが、変形の態様は、ＨＩＰ後の焼結体の処理に好都
合なものとしたい。 たとえば円柱状の焼結体を得る場
合、あらかじめ充填密度の変化を考慮して定めた金属粉
末の収容量にもとづき設計したカプセルが、相似形を保
って収縮することが望ましい。 相似形でないにして
も、焼結体のほぼ全長にわたって径が一定であり、上下
の端面は平面に近いものが好ましい。
【０００５】一方、ＨＩＰにより直接製品形状に近い
（near net shape）焼結体を得ることも、盛んに試みら
れている。 この場合には焼結体の形状のコントロール
がいっそう望まれること、いうまでもない。
（near net shape）焼結体を得ることも、盛んに試みら
れている。 この場合には焼結体の形状のコントロール
がいっそう望まれること、いうまでもない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の要望にこたえ、ＨＩＰによる焼結体がその実質的部分
においてカプセルと相似形を保っているか、または相似
形でないにしても以後の加工に好都合な形状で得られる
ようなカプセルを提供すること、またそのカプセルを使
用して実施するＨＩＰ成形法を提供することにある。
の要望にこたえ、ＨＩＰによる焼結体がその実質的部分
においてカプセルと相似形を保っているか、または相似
形でないにしても以後の加工に好都合な形状で得られる
ようなカプセルを提供すること、またそのカプセルを使
用して実施するＨＩＰ成形法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のＨＩＰ成形用の
カプセルは、ＨＩＰ用の金属製のカプセルにおいて、図
１に代表的な例を示すように、円柱状の外形を有し、上
下の蓋（上蓋が２Ａ）にその外周と同心の円形の溝
（４）を設けるとともに、胴（３）の上下端近くに胴を
一周する溝（５Ａ，５Ｂ）を設けて、それらの部分を薄
肉としたことを特徴とするカプセルである。
カプセルは、ＨＩＰ用の金属製のカプセルにおいて、図
１に代表的な例を示すように、円柱状の外形を有し、上
下の蓋（上蓋が２Ａ）にその外周と同心の円形の溝
（４）を設けるとともに、胴（３）の上下端近くに胴を
一周する溝（５Ａ，５Ｂ）を設けて、それらの部分を薄
肉としたことを特徴とするカプセルである。
【０００８】
【０００９】本発明の金属粉末のＨＩＰ成形方法は、上
記した特徴を有する金属製のカプセルに金属粉末を充填
し、真空脱気したのち密封し、加熱下に不活性ガスで加
圧することからなる。
記した特徴を有する金属製のカプセルに金属粉末を充填
し、真空脱気したのち密封し、加熱下に不活性ガスで加
圧することからなる。
【００１０】
【作用】図１に示すようなカプセルは、従来は一部断面
を図２に示すような構造、すなわち円筒形の胴（３）に
上蓋（２Ａ）および下蓋（図示してない）を溶接により
固定したものである。 これをＨＩＰ処理すると、図２
の金属粉末（６）が図３の焼結体（７）になり、カプセ
ルは図３にみるように変形する。 円筒の稜部は構造上
強固であるためほとんど変形しないのに対し、上下の蓋
の面は凹み、胴部の端近くが図３にみるような異常な変
形をする。
を図２に示すような構造、すなわち円筒形の胴（３）に
上蓋（２Ａ）および下蓋（図示してない）を溶接により
固定したものである。 これをＨＩＰ処理すると、図２
の金属粉末（６）が図３の焼結体（７）になり、カプセ
ルは図３にみるように変形する。 円筒の稜部は構造上
強固であるためほとんど変形しないのに対し、上下の蓋
の面は凹み、胴部の端近くが図３にみるような異常な変
形をする。
【００１１】本発明に従って、図４に示したようにカプ
セルに溝を設けてその部分を薄肉にしておくと、ＨＩＰ
処理に伴う変形が薄肉部分において集中的に起るため、
図５に示したように、上蓋（２Ａ）は溝より内側の部分
がほぼ平面の形状を保って凹み（下蓋も同様）、胴
（３）は上の溝（５Ａ）と下の溝（図示してない）との
間がほぼ同じ径を保って収縮する。
セルに溝を設けてその部分を薄肉にしておくと、ＨＩＰ
処理に伴う変形が薄肉部分において集中的に起るため、
図５に示したように、上蓋（２Ａ）は溝より内側の部分
がほぼ平面の形状を保って凹み（下蓋も同様）、胴
（３）は上の溝（５Ａ）と下の溝（図示してない）との
間がほぼ同じ径を保って収縮する。
【００１２】溝の深さおよび幅は上記した機構にもとづ
いて決定すべきことは、以上の説明から理解されるであ
ろう。 しかし、実施の便宜のため一般的な指針を示せ
ば、溝の深さはカプセル材の肉厚の少なくとも１／３、
代表的には１／２、場合によっては２／３までの範囲か
ら選択すればよい。 上記の作用はカプセル材の肉厚の
差が大きいほど明確であるが、カプセルに金属粉末を充
填したものがＨＩＰ処理までの取扱いに耐えるか否か、
カプセルの機械的強度に関して制約があるので、それを
考慮に入れなければならない。
いて決定すべきことは、以上の説明から理解されるであ
ろう。 しかし、実施の便宜のため一般的な指針を示せ
ば、溝の深さはカプセル材の肉厚の少なくとも１／３、
代表的には１／２、場合によっては２／３までの範囲か
ら選択すればよい。 上記の作用はカプセル材の肉厚の
差が大きいほど明確であるが、カプセルに金属粉末を充
填したものがＨＩＰ処理までの取扱いに耐えるか否か、
カプセルの機械的強度に関して制約があるので、それを
考慮に入れなければならない。
【００１３】溝の幅は、深さと同等ないし５倍程度、通
常は２〜３倍の範囲からえらぶ。幅が広く薄肉の領域が
広い方が大きな変形に対処できるが、実際にカプセルに
要求される変形の量はそれほど大きくはないことと、薄
肉部分が広すぎるとそこでわん曲した変形を生じて、か
えって目的に合致しないこともある。
常は２〜３倍の範囲からえらぶ。幅が広く薄肉の領域が
広い方が大きな変形に対処できるが、実際にカプセルに
要求される変形の量はそれほど大きくはないことと、薄
肉部分が広すぎるとそこでわん曲した変形を生じて、か
えって目的に合致しないこともある。
【００１４】なお、図示した例では溝が外側にあるが、
内側にあってもよいし、両側から設けてもよいことはも
ちろんであって、要は、ある幅をもった薄肉の領域を与
えることにある。 しかし、カプセルの製作およびＨＩ
Ｐ処理後の加工の両方の便宜から、外側に設ける方が有
利である。
内側にあってもよいし、両側から設けてもよいことはも
ちろんであって、要は、ある幅をもった薄肉の領域を与
えることにある。 しかし、カプセルの製作およびＨＩ
Ｐ処理後の加工の両方の便宜から、外側に設ける方が有
利である。
【００１５】
【実施例】外径が３００mm、長さ１８００mmで肉厚が１
０mmの軟鋼の円筒に、肉厚がやはり１０mmの鋼板を円形
に切り出した蓋を組み合わせて、カプセルを形成した。
このカプセルは、上下の蓋に円筒の外周から２５mm内側
に入ったところを中心に幅１０mm、深さ５mmの円形の溝
を設け、胴にも、上下の端から同じ２５mm入った線を中
心に幅１０mm、深さ５mmの、胴を一周する溝２本を設け
た。
０mmの軟鋼の円筒に、肉厚がやはり１０mmの鋼板を円形
に切り出した蓋を組み合わせて、カプセルを形成した。
このカプセルは、上下の蓋に円筒の外周から２５mm内側
に入ったところを中心に幅１０mm、深さ５mmの円形の溝
を設け、胴にも、上下の端から同じ２５mm入った線を中
心に幅１０mm、深さ５mmの、胴を一周する溝２本を設け
た。
【００１６】このカプセルにＳＫＨ５１相当の合金組成
をもつ鋼の窒素ガス噴露粉（粒６０メッシュ通過）を充
填（平均充填密度７１％）し、脱気して密閉し、ＨＩＰ
装置に入れた。 温度１１００℃、Ａｒガス圧力１００
０kg/cm2の条件で３時間、ＨＩＰ処理を行なった。
をもつ鋼の窒素ガス噴露粉（粒６０メッシュ通過）を充
填（平均充填密度７１％）し、脱気して密閉し、ＨＩＰ
装置に入れた。 温度１１００℃、Ａｒガス圧力１００
０kg/cm2の条件で３時間、ＨＩＰ処理を行なった。
【００１７】図５に示すようなカプセルの変形を伴う焼
結が行なわれた。 焼結体の収縮率は長手方向に約９
％、径方向に約１３％であって、ほぼ変形前のカプセル
内寸に相似の形状をもつ焼結体が得られた。
結が行なわれた。 焼結体の収縮率は長手方向に約９
％、径方向に約１３％であって、ほぼ変形前のカプセル
内寸に相似の形状をもつ焼結体が得られた。
【００１８】
【発明の効果】本発明のカプセルを使用して金属粉末の
ＨＩＰ成形を行なえば、ＨＩＰに伴う収縮でカプセルが
異常に変形することがなく、もとの形状にほぼ相似形
か、相似でないまでも、好ましい形状に収縮した金属粉
末焼結体が得られる。
ＨＩＰ成形を行なえば、ＨＩＰに伴う収縮でカプセルが
異常に変形することがなく、もとの形状にほぼ相似形
か、相似でないまでも、好ましい形状に収縮した金属粉
末焼結体が得られる。
【００１９】従って、ＨＩＰ成形以後のカプセル除去・
焼結体取り出しの旋削作業が容易であり、焼結体のうち
製品として使用できる部分の歩留りが高い。
焼結体取り出しの旋削作業が容易であり、焼結体のうち
製品として使用できる部分の歩留りが高い。
【００２０】図示した例は円柱状の焼結体を得るという
最も基本的な態様であるが、円筒状の焼結体、さらには
コア材を挿入してある焼結体も同様に得られることは当
業者には自明であろうし、ニア・ネット・シェイプ成形
に本発明を適用して有効なことも、上記の説明からわか
るであろう。
最も基本的な態様であるが、円筒状の焼結体、さらには
コア材を挿入してある焼結体も同様に得られることは当
業者には自明であろうし、ニア・ネット・シェイプ成形
に本発明を適用して有効なことも、上記の説明からわか
るであろう。
【図１】 本発明のＨＩＰ成形用カプセルの一例を示す
斜視図。
斜視図。
【図２】 従来のカプセルの一部を示す断面図。
【図３】 図２のカプセルを用いてＨＩＰ処理を行なっ
たときの、収縮に伴うカプセル変形の状況を示す断面
図。
たときの、収縮に伴うカプセル変形の状況を示す断面
図。
【図４】 本発明のカプセルの一部を示す、図２に対応
する断面図。
する断面図。
【図５】 図４のカプセルを用いてＨＩＰ処理を行なっ
たときの、収縮に伴うカプセル変形の状況を示す、図３
に対応する断面図。
たときの、収縮に伴うカプセル変形の状況を示す、図３
に対応する断面図。
１ カプセル ２Ａ 上蓋 ３ 胴 ４ 上蓋の溝 ５Ａ，５Ｂ 胴の溝 ６ 金属粉末 ７ 焼結体
Claims (2)
- 【請求項１】 熱間静水圧加圧成形用の金属製のカプセ
ルにおいて、円柱状の外形を有し、上下の蓋にその外周
と同心の円形の溝を設けるとともに、胴の上下端近くに
胴を一周する溝を設けて、それらの部分を肉薄としたこ
とを特徴とするカプセル。 - 【請求項２】 請求項１に記載の金属製のカプセルに金
属粉末を充填し、加熱下に不活性ガスで加圧することか
らなる金属粉末の熱間静水圧加圧成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16801392A JP3252446B2 (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 熱間静水圧加圧成形用のカプセルおよび熱間静水圧加圧成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16801392A JP3252446B2 (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 熱間静水圧加圧成形用のカプセルおよび熱間静水圧加圧成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0610007A JPH0610007A (ja) | 1994-01-18 |
| JP3252446B2 true JP3252446B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=15860192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16801392A Expired - Fee Related JP3252446B2 (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 熱間静水圧加圧成形用のカプセルおよび熱間静水圧加圧成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3252446B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8557877B2 (en) | 2009-06-10 | 2013-10-15 | Honeywell International Inc. | Anti-reflective coatings for optically transparent substrates |
| US8642246B2 (en) | 2007-02-26 | 2014-02-04 | Honeywell International Inc. | Compositions, coatings and films for tri-layer patterning applications and methods of preparation thereof |
| US8864898B2 (en) | 2011-05-31 | 2014-10-21 | Honeywell International Inc. | Coating formulations for optical elements |
| US8992806B2 (en) | 2003-11-18 | 2015-03-31 | Honeywell International Inc. | Antireflective coatings for via fill and photolithography applications and methods of preparation thereof |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2624913A (en) * | 2022-11-30 | 2024-06-05 | Airbus Operations Ltd | Hot isostatic pressing canister |
-
1992
- 1992-06-25 JP JP16801392A patent/JP3252446B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8992806B2 (en) | 2003-11-18 | 2015-03-31 | Honeywell International Inc. | Antireflective coatings for via fill and photolithography applications and methods of preparation thereof |
| US8642246B2 (en) | 2007-02-26 | 2014-02-04 | Honeywell International Inc. | Compositions, coatings and films for tri-layer patterning applications and methods of preparation thereof |
| US8557877B2 (en) | 2009-06-10 | 2013-10-15 | Honeywell International Inc. | Anti-reflective coatings for optically transparent substrates |
| US8784985B2 (en) | 2009-06-10 | 2014-07-22 | Honeywell International Inc. | Anti-reflective coatings for optically transparent substrates |
| US8864898B2 (en) | 2011-05-31 | 2014-10-21 | Honeywell International Inc. | Coating formulations for optical elements |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0610007A (ja) | 1994-01-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |