JP3436589B2 - 高温衝撃粉末固化成形方法及び粉末固化成形装置 - Google Patents

高温衝撃粉末固化成形方法及び粉末固化成形装置

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JP3436589B2 JP19252794A JP19252794A JP3436589B2 JP 3436589 B2 JP3436589 B2 JP 3436589B2 JP 19252794 A JP19252794 A JP 19252794A JP 19252794 A JP19252794 A JP 19252794A JP 3436589 B2 JP3436589 B2 JP 3436589B2
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昌大 藤田
和幸 外本
猛志 伊妻
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B30BPRESSES IN GENERAL
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B30B11/00Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/004Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses involving the use of very high pressures

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は衝撃波を利用する粉末固
化成形法及びそのための粉末固化成形装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ダイヤモンドに代表される超硬物
質のバルク材は、焼結助剤を加えて粉末を高温に長時間
保持する「焼結法」によって緻密化されている。
【0003】焼結助剤を用いない場合には、超高温超高
圧を長時間作用させる静的な方法によって小さな単結晶
を成長させ、ダイヤモンドのバルク材を得ることも試み
られている。
【0004】この他、高速飛翔体の衝突などによって得
られる衝撃超高圧によって、超硬物質粉末のバルク材を
得ようとする試みも多くなされてきた。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討し
た結果、爆薬部と離間させた位置にて予め原料粉末部を
加熱した状態で両者を水を介してセットして起爆させる
ことにより前記課題を解決し得ることを知見し、本発明
に至った。すなわち、本発明は、(1)原料粉末を加熱
した後に、予め前記原料粉末と離間して配置していた水
圧容器と爆薬部を該原料粉末上に移動させ、該爆薬を起
爆させて発生させた衝撃波を該原料粉末に作用させるこ
とを特徴とする高温衝撃粉末固化成形方法、(2)加熱
装置を備えた原料粉末充填部、該原料粉末充填部上に載
置する水圧容器と爆薬部からなる粉末固化成形装置であ
って、該原料粉末を加熱時に該水圧容器と爆薬部を離間
した位置に移動させる手段を有することを特徴とする高
温衝撃粉末固化成形装置に関する。
【0006】本発明は、こうした実情の下で焼結助剤を
使用することなく、実質上割れを伴なわずに超硬物質粉
末を瞬間的に固化させることができ、しかも得られた衝
撃固化材が巨視的には等方性を示す衝撃固化方法及びそ
のための装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討し
た結果、爆薬部と離間させた位置にて予め原料粉末部を
加熱した上で両者を水を介してセットして起爆させるこ
とにより前記課題を解決し得ることを知見し、本発明に
至った。すなわち、本発明は、(1)原料粉末を加熱し
た後、該原料粉末上に水圧容器を介して爆薬を配置し、
該爆薬を起爆させて発生させた衝撃波を該原料粉末に作
用させることを特徴とする高温衝撃粉末固化成形方法、
(2)加熱装置を備えた原料粉末充填部、該原料粉末充
填部上に載置させる位置とそれから離間させる位置とを
移動する爆薬部とからなる粉末固化成形装置であって、
該爆薬部には原料粉末部との間に介在する水圧容器が連
設されていることを特徴とする高温衝撃粉末固化成形装
置に関する。
【0008】上記のように、本発明は、高温下でしかも
水中衝撃波の作用によって衝撃的に粉末の固化を行うこ
とのできる装置である。高温に加熱される粉末部と爆薬
を装填した水中衝撃波発生装置は、予め離れた位置にセ
ットされ、所定の温度条件に達した後に自動的に発破位
置に運ばれ、衝撃固化が実施されるものである。
【0009】以上のような構成を有するこの発明は、次
のように作用する。
【0010】衝撃波の作用時間はきわめて短く、衝撃固
化は極短時間のうちに完了する。しかしながら水を圧力
の伝達媒質として利用することにより、作用時間の長い
圧力波を発生させることができ、このため従来の衝撃固
化で生じるような割れを発生させる希薄波等の影響を小
さくすることができる。
【0011】また水中衝撃波の制御は、容器の集束条件
を変えることによって容易に制御できる。たとえば水容
器の傾斜角や爆薬部と粉末部の断面積などを変化させる
ことによって制御することができる。これに加えて粉末
の高温加熱は、粉末粒子の表面溶融や粒子自身の塑性変
形を容易にする。このことで成形固化に必要とされる衝
撃圧力値を下げることが可能となり、試料内部に割れを
実質上発生させないことが可能になる。
【0012】本発明の装置は、高温下で安全に衝撃実験
を実施するために、爆薬と粉末部を個別に離間して設置
し、昇温後爆薬部を粉末部にセットできるものである。
爆薬部と粉末部はさらに水を介して接するため、発破ま
での間に爆薬部が高温にさらされる危険を除くことがで
きる。
【0013】
【実施例】以下、図面に記載の実施例に基づいてこの発
明をより具体的に説明する。
【0014】ここで、図1は水中集束衝撃波を作用させ
ることのできる本発明の高温衝撃粉末固化成形装置の概
略断面図である。この装置は、上方の爆薬部と水の容器
部と、下方の粉末加熱部から構成されている。他に2本
の空圧シリンダー部(13〜15)があり、これらによ
って加熱時に水圧容器4とともに爆薬部(1〜3,1
8)を粉末加熱部(8〜11)から離間することができ
る。爆薬部と加熱部は予め水平(12の調整)と軸(3
〜9)の調整を行う。その後、爆薬部は、図2に示すよ
うに空圧シリンダー部を作動させることにより、そのシ
リンダー部蓋13を爆薬2及び水圧容器4の支持板18
と係合させて粉末加熱部(8〜11)から離間させ、そ
の上方に保持される。次いで、粉末容器8の粉末充填部
7内にダイヤモンド等の超硬物質粉末が充填され、電気
炉蓋17がかぶせられる。この状態で加熱が開始される
が、好ましくは、このとき粉末は真空中か不活性ガス雰
囲気中に保持される。所定の温度(例えばダイヤモンド
の場合では約800〜1000℃)に達した後、高温衝
撃固化のための操作がなされる。即ち、高温加熱後、遠
隔操作によって電気炉の蓋(17)が取り除かれ、同時
にシリンダーが降下して加熱部に爆薬部がセットされ
る。セットの完了は19のスイッチによって知ることが
でき、両装置が接触後すぐに、好ましくは3秒以内に発
破が完了するようにさせる。不具合が生じた場合には、
シリンダーを上昇させることによって安全が確保され
る。
【0015】両装置が接触後1分程度までは水が沸騰す
ることはなく、安全に高温での衝撃処理が実施される。
13,14はシリンダー部の防爆システムで、これらの
最上部分を水圧容器を含む爆発容器の水平面以下に配置
することによって、飛散する爆発容器によるシリンダー
部の損傷を防止することができる。またシリンダー部は
その一部を砂中に埋めて、衝撃を受ける部分とシリンダ
ーを支える金床部が直接接しないように配設することも
できる。13,14は併せて、砂塵等の侵入によるシリ
ンダー部の摺動速度の変化も抑えることができる。
【0016】図3は粉末部の詳細を示す。固化の対象と
なる粉末は、図3中の21で示される。20は粉末の蓋
になる金属板であり、水と粉末が直接接触することによ
る材料表面の凹凸をなくすために設置する。本発明の固
化装置は、一般の粉末材料の成形固化に適用することが
できるが、特にダイヤモンド等の超硬物質粉末の固化成
形に有用である。なお、この発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で
種々の改良をなし得ることは無論である。
【0017】
【発明の効果】以上の記載より明らかなように、本発明
に係る粉末成形固化のための水中集束衝撃波を用いた高
温衝撃固化装置によれば、予備的に十分な高温状態にま
で安全に加熱することができ、そのため必要な衝撃圧力
値を低下させることができ、また水を圧力伝達媒として
利用することで希薄波等の影響を抑制できるので、従来
バルク材を得ることが困難であったダイヤモンド等の超
硬物質セラミックスを、実質上割れを生じさせることな
く、衝撃的に、瞬間的に固化することが可能となる。こ
のことにより、従来のように焼結助剤を使用することな
しにバルク材が得られる。また衝撃固化された材料は、
微細な粒子の集合体であるので巨視的にみると等方性を
有する材料であり、単結晶材と比較して高い靭性を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高温衝撃固化装置の概略断面模式図。
【図2】本発明の高温衝撃固化装置において、爆薬部と
粉末部とを離間させた状態の概略断面の模式図。
【図3】本発明の高温衝撃固化装置の粉末充填部分の詳
細図。
【符号の説明】
1 電気雷管 2 爆薬 3 爆薬容器(鋼製) 4 水容器(鋼製) 5 水 6 断熱材 7 粉末充填部 8 粉末容器(鋼製) 9 モーメンタムトラップ(鋼製) 10 ヒータ 11 断熱材 12 金床(鋼製) 13 シリンダー部蓋 14 シリンダー保護管 15 空圧シリンダー 16 砂 17 電気炉蓋 18 爆薬及び水圧容器支持板 19 スイッチ 20 金属板 21 粉末
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−234398(JP,A) 特開 平4−26708(JP,A) 特開 平6−198496(JP,A) 特開 平3−83866(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B30B 11/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原料粉末を加熱した後に、予め前記原料粉
    末と離間して配置していた水圧容器と爆薬部を該原料粉
    末上に移動させ、該爆薬を起爆させて発生させた衝撃波
    を該原料粉末に作用させることを特徴とする高温衝撃粉
    末固化成形方法。
  2. 【請求項2】原料粉末が不活性雰囲気中に保持されてい
    ることを特徴とする請求項1記載の高温衝撃粉末固化成
    形方法。
  3. 【請求項3】 原料粉末が超硬物質粉末である請求項1
    たは2記載の高温衝撃粉末固化成形方法。
  4. 【請求項4】加熱装置を備えた原料粉末充填部、該原料
    粉末充填部上に載置する水圧容器と爆薬部からなる粉末
    固化成形装置であって、該原料粉末を加熱時に該水圧容
    器と爆薬部を離間した位置に移動させる手段を有する
    とを特徴とする高温衝撃粉末固化成形装置。
  5. 【請求項5】 原料粉末が超硬物質粉末である請求項4記
    載の高温衝撃粉末固化成形装置。
JP19252794A 1994-08-16 1994-08-16 高温衝撃粉末固化成形方法及び粉末固化成形装置 Expired - Lifetime JP3436589B2 (ja)

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