JP3349105B2 - 熱間等方加圧装置 - Google Patents

熱間等方加圧装置

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JP3349105B2 JP35166398A JP35166398A JP3349105B2 JP 3349105 B2 JP3349105 B2 JP 3349105B2 JP 35166398 A JP35166398 A JP 35166398A JP 35166398 A JP35166398 A JP 35166398A JP 3349105 B2 JP3349105 B2 JP 3349105B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/001Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a flexible element, e.g. diaphragm, urged by fluid pressure; Isostatic presses
    • B30B11/002Isostatic press chambers; Press stands therefor

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  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱間等方加圧(以
下、HIPと略記する)装置を損傷させることなく、H
IP処理後の冷却を迅速に行えるHIP装置に関する。
【0002】
【従来の技術】HIP処理後の冷却方法として、一般に
高圧室内で圧媒ガスを循環させる方法が利用されてい
る。すなわち、高圧容器内の高圧室に設けられた倒立コ
ップ状の断熱層上部及び下部に通気孔を開設し、上部の
通気孔(第1通気孔という)から断熱層内の圧媒ガスを
流出させ、断熱層の外周側面と高圧容器の内壁面との間
を流下させて、下部の通気孔(第2通気孔という)を通
って再度断熱層内に到る循環流を生ぜしめる。このよう
な圧媒ガスの循環中に、圧媒ガスと高圧室を画成する高
圧容器との間で熱交換が行われ、断熱層内の炉室ひいて
は炉室に配置された被処理体が冷却される。
【0003】なお、第1通気孔及び第2通気孔の少なく
とも一方は開閉自在に構成されていて、HIP処理中は
閉じておき、冷却時に開いて、断熱層内のガスを循環さ
せている。このような冷却方法を利用したHIP装置と
して、例えば、実開昭63−123999号公報に、図
6に示すようなHIP装置が開示されている。このHI
P装置は、高圧容器1、該高圧容器1上面の開口部を閉
塞する上蓋2、及び該高圧容器1底面の開口部を閉塞す
る下蓋3から画成される高圧室4内に、外側のケーシン
グ6及び内側のケーシング7で構成される倒立コップ状
の断熱層5が設けられている。さらに、断熱層5の内側
はヒータ8が備えられた炉室9を形成している。外側ケ
ーシング6及び内側ケーシング7の上面には第1通気孔
11、12が開設されており、断熱層5下部には第2通
気孔13が開設されている。外側ケーシング6に開設さ
れた第1通気孔11は、弁棒15の下端の弁15aによ
り開閉できるようになっている。弁15aの開閉は、駆
動装置14による弁棒15の上下動により行われる。
【0004】かかる装置において、HIP処理後、弁棒
15を上昇させて外側ケーシング6の第1通気孔11を
開くと、炉室9の高温圧媒ガスが第1通気孔12、11
を通って流出する。そして、圧媒ガスは、高圧容器1と
熱交換を行いながら高圧容器1と断熱層5との間を流下
し、第2通気孔13から炉室9に流入して、再び第1通
気孔12、11から流出する。このように圧媒ガスが循
環する間に、高圧室4内が冷却される。
【0005】なお、このHIP装置では、被処理体17
を均熱冷却すべく、炉室9内に安全筒18が設けられ、
さらにファン19、20により循環流が攪拌されてい
る。かかるHIP装置における圧媒ガスの流れは、矢印
で示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、冷却速度は
ガス流出量、すなわち第1通気孔又は第2通気孔の口径
に依存する。一方、適切な冷却速度は、HIP処理の温
度、圧力等により異なる。例えば、冷却開始時に、大量
の高温の圧媒ガスが流出して高圧容器や上蓋と熱交換を
行い、高圧容器1と上蓋2との間又は弁棒15の周囲に
設けられた高圧シール付近が200℃以上にまで上昇す
ると、高圧シールの組成が変化して、シール機能が損な
われることがある。シール機能の損傷は高圧容器のガス
漏れの原因になる。よって、通気孔の口径は、シール機
能を損なわない範囲内で、できる限り大きく設定するこ
とが好ましい。
【0007】しかし、上記HIP装置において、口径を
変えようとする場合、装置を分解しなければならず、ま
た、口径に応じて弁も変える必要がある。このため、H
IP処理条件に応じた適切な口径の設定は大変困難であ
る。一方、弁15aを下方に向けて細くなるようなテー
パ状とし、弁15aの位置を駆動装置14で調節するこ
とにより、流出量を制御する方法がある。しかし、この
方法では弁15aの精密な位置制御が必要となるため、
一般に困難である。
【0008】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、断熱層の上面
に開設された第1通気孔の口径を調節可能とすることに
より、HIP処理後のガスの状態等に応じた口径を適宜
選択できるHIP装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の熱間等方加圧装
置は、高圧容器内の高圧室に設けられた倒立コップ状の
断熱層内に配置された被処理体を圧媒ガスで熱間等方加
圧処理すると共に、前記圧媒ガスを前記断熱層の上面
開設された開閉自在の第1の通気孔を開いて流出させ、
前記断熱層に開設された第2の通気孔から再度前記断熱
層内に流入させることにより冷却する熱間等方加圧装置
において、前記第1の通気孔の口径を変化せしめる調節
手段を備えている。
【0010】調節手段は、第1の通気孔に取り替え可能
に取り付けられる調節具、あるいは第1の通気孔の開口
部の口径を絞る絞り部及び該絞り部を高圧容器外部から
制御する制御部を備えたものが好ましい。本発明のHI
P装置では、HIP処理後の圧媒ガスの温度に応じて、
所望の冷却速度、すなわち高圧容器に用いられている高
圧シールを損傷しない範囲で圧媒ガスを流出させるよう
に、第1通気孔の口径を適宜設定する。すなわち、HI
P処理が高温高圧の場合には、調節手段にて口径を縮小
して大量の高温ガスが一気に流出するのを抑制する。一
方、HIP処理がそれ程高温高圧でない場合には、最大
径である通気孔自体の口径とする。
【0011】調節手段が取り替え可能な調節具の場合に
は、HIP処理に際し、所望の冷却速度となる口径を設
定できる調節具を選択し、それを通気孔にセットする。
調節具をセットした状態では、高温の圧媒ガスが一気に
流出するのが抑制され、高圧シールの損傷を防止する。
調節手段が通気孔の開口部の口径を絞る絞り部及び該絞
り部を高圧容器外部から制御する制御部を備えたもので
ある場合には、冷却開始時に高温の圧媒ガスが一気に流
出しないように絞り部を絞っておく。そして、ガス温度
の低下に伴い、口径が大きくなるように絞り部を制御す
ると、高圧シールの損傷を防止すると共に、冷却処理が
速くなる。
【0012】
【発明の実施の形態】まず、調節手段が取り替え可能な
調節具である請求項2に記載の発明の一実施形態を、図
1〜図3に基づいて説明する。図1に示すHIP装置
は、高圧容器26、該高圧容器26の上面開口部を閉塞
する上蓋27、及び該高圧容器26の底面開口部を閉塞
する下蓋28により高圧室29が画成され、該高圧室2
9内には倒立コップ状の断熱層30が設けられている。
さらに断熱層30の内側は、ヒータ31を備えた炉室3
2を形成している。炉室32には、被処理体33が試料
台34の上に載置されている。そして、断熱層30の上
面及び側面下部それぞれに、炉室32の圧媒ガスを流出
入させるための通気孔35、36が開設されている。断
熱層30の上面に開設された通気孔(第1通気孔とい
う)35には、2つの円盤状の調節具41が、筒状のス
ペーサ45を介して上下2段に嵌挿されている。調節具
41には4つの貫通孔42が開設されており、上下2つ
の調節具41は、貫通孔42が同心状になるようにセッ
トされている。調節具41を嵌挿したときの第1通気孔
35周辺を図2に示す。なお、上蓋27に装設された駆
動装置38の弁棒39の下部は、第1通気孔35を開閉
するための弁39aとなっている。弁39aは下方に向
けて細くなるテーパを形成しており、弁39aと弁座4
0との相対的位置関係によっても流出量を調節すること
ができる。
【0013】このような装置において、HIP処理後、
ヒータ31の通電を止めて弁39aを開くと、炉室32
のガスが調節具41の貫通孔42を通って流出し、矢印
方向に流下して、第2通気孔36から炉室32に流入、
上昇して、再び貫通孔42を通って流出するというガス
循環流を生じる。この場合の炉室32からのガス流出量
は、第1通気孔35に調節具41をセットしたことによ
り、開口部の見かけ上の口径が小さくなっているので、
調節具41をセットしない場合よりも減量されている。
このことは、シール機能を破壊するような高温ガスが流
出する場合でも、冷却開始時に、上蓋27や高圧容器2
6に与える熱伝達量が少なくて済むことを意味する。よ
って、高圧容器26と上蓋27間及び弁棒39周囲に設
けられた高圧シール等の損傷を防止できる。
【0014】さらにガス流出量を減量したい場合には、
第1通気孔にセットする調節具を、貫通孔42と同径の
貫通孔44を2つ有する調節具43に取り替えればよい
(図3参照)。一方、圧媒ガスがシール機能等を損傷せ
しめる程の高温でない場合には、調節具を取り付けず、
第1通気孔の口径に応じたガス流量を流出させればよ
い。かかる場合には冷却速度が速くなる。このように、
第1通気孔にセットする調節具の種類を変えるだけで見
かけ上の口径を変えることができ、一定口径のHIP装
置の汎用性が高くなる。しかも調節具は、第1通気孔に
嵌挿するなど、容易にセットでき、従来のようにHIP
装置を分解したり、弁等を取り替える必要がない。な
お、ガス流出量を減量する調節具は、貫通孔の個数だけ
でなく、貫通孔の口径、形状等を変えることによって
も、通気孔の見かけ上の口径を調節できる。また、図1
のHIP装置において、第1通気孔35に嵌挿した2つ
の調節具は同種であても良いし、異種であってもよい。
調節具の貫通孔42は同心状に限らず、ずれていてもよ
い。さらに調節具の使用と併せて、冷却中には弁39a
と弁座40との相対的位置関係を制御すれば、より適切
で細かな流出量の制御を行える。
【0015】次に、冷却処理中に口径を変えることがで
きる調節手段を備えた請求項3に記載の発明の一実施形
態を、図4及び図5に基づいて説明する。図4に示すH
IP装置の基本的構成は、図1のHIP装置と同様であ
る。図4のHIP装置において、上蓋27の上面に、調
節手段の制御部たるサーボモータ46が取り付けられて
いる。サーボモータ46の出力軸47は、上蓋27を貫
通すると共に、断熱層30の上部に挿通されている。そ
して、出力軸47の下端には、第1通気孔35に突出す
るように、絞り部48が取り付けられている。絞り部4
8は第1通気孔の軸心周り(図5中、矢印方向)に揺動
可能で、絞り部48の位置に応じて、第1通気孔の見か
け上の口径が調節される。絞り部48の位置はサーボモ
ータ46で制御できるので、冷却処理中に連続的に口径
を変化させることができる。
【0016】このような調節手段を備えたHIP装置で
は、高温ガスが流出する冷却開始時には口径を絞って流
出量を減量しておき、ガス温度の低下に従って口径が大
きくなる方向に絞り部48の位置を移動させるように制
御すると、シール等を損傷させることなく迅速に冷却で
きる。また、調節具の取り替えによる口径調節では、一
旦、冷却条件に応じた調節具を選択して、それを通気孔
に取り付けてしまうと、一連のHIP処理及び冷却処理
が終了するまで流出量を変えることはできないのに対
し、絞り部による口径調節では、サーボモータで絞り部
を調節することにより適宜流出量を調節できる。よっ
て、HIP処理毎に調節具を選択して取り替える必要は
ない。当該調節手段において、絞り部の形状、制御部の
取り付け位置、制御方法等は適宜選択される。当該調節
手段を用いる場合も調節具を用いる場合と同様に、弁3
9aと弁座40との相対的位置関係の制御を併せて行う
ことにより、さらに適切で細かな流出量制御が可能とな
る。
【0017】なお、本発明のHIP装置に備えられる調
節手段は上記二実施形態に限定されるものではない。適
用できるHIP装置は、断熱層が外側ケーシングと内側
ケーシングとからなる2重断熱層タイプや図6のように
被処理体を均熱冷却するようにファン等を備えたもので
もよい。
【0018】
【発明の効果】本発明のHIP装置は、断熱層の上面に
開設された第1の通気孔の口径を変える調節手段を備え
ているので、HIP処理後の圧媒ガスの状態に応じて冷
却速度、すなわち断熱層からのガス流出量を適宜選択で
きる。よって、本発明のHIP装置は、分解したり、弁
を取り替えたりしなくても、シール機能等を損傷させな
い範囲で迅速な冷却処理が行える。
【0019】調節手段として調節具を用いる請求項2に
係る本発明では、従来のHIP装置の通気孔に当該調節
具をセットするだけでよい。調節手段として制御部及び
絞り部を備えたものを用いる請求項3に係る本発明で
は、冷却処理中にもガス温度の変化に応じて冷却速度を
随時変化させることができ、適切且つより迅速な冷却が
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項2に記載の発明の一実施形態であるHI
P装置の構成を示す図である。
【図2】図1のHIP装置の第1通気孔周辺を示す図で
ある。
【図3】他の調節具を取り付けた場合の第1通気孔周辺
を示す図である。
【図4】請求項3に記載の発明の一実施形態であるHI
P装置の構成を示す図である。
【図5】図4のHIP装置の第1通気孔周辺を示す図で
ある。
【図6】従来のHIP装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
29 高圧室 30 断熱層 35 第1通気孔 36 第2通気孔 41 調節具 43 調節具 46 サーボモータ 48 絞り部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭63−123999(JP,U) 実開 昭60−33195(JP,U) 実開 平3−80296(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F27B 17/00 301 B22F 3/15 C04B 35/645

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高圧容器内の高圧室に設けられた倒立コ
    ップ状の断熱層内に配置された被処理体を圧媒ガスで熱
    間等方加圧処理すると共に、前記圧媒ガスを前記断熱層
    の上面に開設された開閉自在の第1の通気孔を開いて流
    出させ、前記断熱層に開設された第2の通気孔から再度
    前記断熱層内に流入させることにより冷却する熱間等方
    加圧装置において、 前記第1の通気孔の口径を変化せしめる調節手段を備え
    たことを特徴とする熱間等方加圧装置。
  2. 【請求項2】 調節手段は、前記第1の通気孔に取り替
    え可能に取り付けられる調節具である請求項1に記載の
    熱間等方加圧装置。
  3. 【請求項3】 調節手段は、前記第1の通気孔の開口部
    の口径を絞る絞り部、及び該絞り部を高圧容器外部から
    制御する制御部を備えていることを特徴とする請求項1
    に記載の熱間等方加圧装置。
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