JP4168521B2 - Electric heating type pressure sintering equipment - Google Patents

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JP4168521B2
JP4168521B2 JP07191699A JP7191699A JP4168521B2 JP 4168521 B2 JP4168521 B2 JP 4168521B2 JP 07191699 A JP07191699 A JP 07191699A JP 7191699 A JP7191699 A JP 7191699A JP 4168521 B2 JP4168521 B2 JP 4168521B2
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heating element
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pressure sintering
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智俊 望月
和美 森
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通電加熱式加圧焼結装置に関するものであり、より詳しくは、発熱体による発熱量を大きくし、粉末を速やかに目的温度に昇温させるようにした通電加熱式加圧焼結装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
金属の粉末やセラミックの粉末等を加圧焼結する装置として、通電加熱式加圧焼結装置がある。
【0003】
従来の通電加熱式加圧焼結装置は、その一例を図8に示すように、内部に粉末1を加圧成形するための成形空間2を貫通して備えたモールド3を設け、該モールド3の成形空間2に、対向して嵌合させるようにした発熱体4,5を備えている。
【0004】
前記モールド3の材料としては、高温時の強度が高く、且つ粉末1等が付着し難い黒鉛等が一般に用いられている。
【0005】
一方、前記発熱体4,5は、前記モールド3を構成している黒鉛に対して不純物を含有することにより電気抵抗が高められた例えばセミグラファイト等にて構成されており、発熱体4,5は一般に図9に示すように円柱形状を有している。
【0006】
さらに、一方(図8では下側)の発熱体5とモールド3とを、台座ブロック7aからなる支持手段7で支持すると共に、他方(図8では上側)の発熱体4の上部には、発熱体4に加圧力を与えるための油圧シリンダ等からなる加圧手段6を設置している。
【0007】
前記加圧手段6と支持手段7は共に良導体であり、加圧手段6と支持手段7との間には電源8が接続されている。電源8には、商用交流電源、或いは直流電源を用いることができる。
【0008】
なお、少なくとも前記モールド3の部分は、図示しない真空チャンバ内に収容する等の方法によって非酸化性の雰囲気に保持できるようになっている。
【0009】
このような構成において、まず、モールド3の成形空間2に下側から発熱体5を挿入してモールド3及び発熱体5を支持手段7の台座ブロック7a上に支持した状態において、金属やセラミック等の粉末1を上方から前記成形空間2内に供給する。そして、成形空間2に上方から発熱体4を挿入する。
【0010】
この状態において、少なくともモールド3部分を包囲するようにした真空チャンバ内を真空状態、または不活性ガス雰囲気、或いは水素ガス等の還元ガス雰囲気とすることにより、非酸化性の雰囲気に保持する。
【0011】
さらに、電源8を用いて、加圧手段6と支持手段7間に電圧を印加することにより、発熱体4,5を通してモールド3及びモールド3内の粉末1に電流を流し、その電流によって、発熱体4,5のジュール発熱、更には粉末1自身のジュール発熱により、粉末1を高温に加熱する。
【0012】
この状態で、加圧手段6により発熱体4を下降させる。この時、下側の発熱体5は支持手段7により固定されているため、発熱体4,5は相対的に接近し、これにより、その間の粉末1は加圧され、粉末1は高温に加熱されていて結合し易い状態となっているために、焼結されて加圧焼結体となる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
上記の通電加熱式加圧焼結装置において、大きい容積の加圧焼結体を製造する要求が生じており、大きい容積の加圧焼結体を製造するためには、装置全体を大型にする必要があると共に、発熱体4,5間のプレス荷重も大きくなり、このために、強度上の観点から発熱体4,5の径も大きくしなければならない。
【0014】
ここで、発熱体4,5の径が大きくなると、発熱体4,5による電気抵抗は減少することになる。このために、電源8によって高電圧を作用させても、発熱体4,5による発熱が十分に得られなくなり、よって、粉末1を効率よく昇温することが出来ないという問題が生じる。また、製造する加圧焼結体の容積が大きくなるほど、粉末1の量が多くなるために、粉末1に対する熱の供給が低下することになって、粉末1の加熱に時間が掛かるという問題がある。
【0015】
本発明は、上述の実情に鑑みてなしたもので、容積が大きい加圧焼結体に対応して発熱体の径を大きくした場合にも、発熱体に十分なジュール熱が発生されるようにして、容積が大きい加圧焼結体でも能率的に製造できるようにした通電加熱式加圧焼結装置を提供することを目的とするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内部に粉末を加圧成形するための成形空間を有するモールドと、モールド内側の成形空間に対向するように嵌合される発熱体と、モールドと一方の発熱体を支持する支持手段と、他方の発熱体に加圧力を与える加圧手段と、加圧手段と支持手段とに接続した電源と、を備えた通電加熱式加圧焼結装置において、各発熱体は、セミグラファイトからなる導電体部と該導電体部より電気抵抗が大きい絶縁体部とによって構成されており、更に各発熱体は、複数段に積層されたブロック体からなっていることを特徴とする通電加熱式加圧焼結装置、に係るものである。
【0017】
ここで、発熱体の各ブロック体は、同心に配された導電体部と絶縁体部による複層構造を有していてもよく、また、円柱状の導電体部と、この導電体部の円形表面に周囲を残して導電体部の厚さより小さい深さで充填された絶縁体部とを有していてもよい。
【0018】
本発明は、内部に粉末を加圧成形するための成形空間を有するモールドと、モールド内側の成形空間に対向するように嵌合される発熱体と、モールドと一方の発熱体を支持する支持手段と、他方の発熱体に加圧力を与える加圧手段と、加圧手段と支持手段とに接続した電源と、を備えた通電加熱式加圧焼結装置において、各発熱体は、セミグラファイトからなる導電体部と該導電体部より電気抵抗が大きい絶縁体部とによって構成されており、更に各発熱体は、円柱状の絶縁体部と、該絶縁体部の内部に該絶縁体部の軸心と平行な1つ以上の導電体部を有していることを特徴とする通電加熱式加圧焼結装置、に係るものである。
【0019】
また、内部に粉末を加圧成形するための成形空間を有するモールドを、成形空間が一直線上になるように複数備え、各モールドの成形空間ごとに嵌合するように3つ以上の発熱体を備えていてもよい。
【0020】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【0021】
電源のオンにより、加圧手段と支持手段を介して対向する発熱体間が通電され、両発熱体に電流が流れる。ここで、両発熱体は、所要の電気抵抗を有する導電体部と絶縁体部とによって構成されており、且つ複数段に積層されたブロック体にて構成されているので、発熱体全体の径が大きくても、実際に発熱する導電体部の水平方向断面積は小さく、よってその分電気抵抗が大きくなり、発熱体には十分なジュール熱が発生することになる。
【0022】
この結果、発熱体の径を大きくしてプレス荷重に対する面圧を低く抑えながら、大きな発熱量を得ることができる。
【0023】
また、発熱体は複数段に積層されたブロック体にて構成しているので、上下方向に重なり合うブロック体間に接触抵抗が生じ、この接触抵抗分だけ更に電気抵抗が増す。従って、発熱体を一体化したものより更に大きな発熱量を得ることができる。
【0024】
発熱体の各ブロック体を、同心に配された導電体部と絶縁体部による複層構造としたり、また、円柱状の導電体部と、この導電体部の円形表面に周囲を残して導電体部の厚さより小さい深さで充填された絶縁体部とを有する形状とすると、粉末を周方向に略均一な温度で加熱することができる。
【0025】
更に、各発熱体を、円柱状の絶縁体部と、絶縁体部の内部に該絶縁体部の軸心と平行な複数の導電体部とで形成すると、発熱体全体の径が大きくても、実際に発熱する導電体部の水平方向断面積を小さく設定することができ、しかも水平方向に分散した加熱ができるので、粉末の均一加熱が可能になる。
【0026】
また、内部に粉末を加圧成形するための成形空間を有するモールドを、成形空間が一直線上になるように複数段に備え、各モールドの成形空間に嵌合するように複数の発熱体を備えると、同時に複数の加圧焼結体を製造することができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0028】
図1は本発明の第1の実施の形態に係る通電加熱式加圧焼結装置の概略構成図であり、図8と同一の構成部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略し、本発明の特徴部分についてのみ説明する。
【0029】
図1に示すように、モールド3内側の成形空間2に対向するように嵌合して、粉末1の加圧と加熱を行うようにした上側の発熱体9と下側の発熱体10を備えている。
【0030】
発熱体9,10は、その軸を中心として内側に所要の電気抵抗を有する導電体部9a,10aを備え、外側に対して同心に絶縁体部9b,10bを備えた2重構造を有しており、且つ発熱体9,10は、夫々軸方向に複数に分割されたブロック体12による積層構造を有している。
【0031】
更に具体的に述べると、発熱体9,10を構成している各ブロック体12は、図2に示すように筒状に形成された例えばセラミックからなる絶縁体部9b,10bの内部中央に、所要の電気抵抗を有する円柱状のセミグラファイトからなる導電体部9a,10aを一体に充填固化した構成を有している。前記導電体部9a,10aと絶縁体部9b,10bとは、2重構造以上の複層構造としても良いことは勿論である。
【0032】
また、ブロック体12からなる発熱体9,10と粉末1との間には、スペーサ11を備えている。スペーサ11は、前記導電体部9a,10aより更に小さな電気抵抗を有した材料にて構成される。
【0033】
以下に上記形態例の作用を説明する。
【0034】
図1に示すように、発熱体9,10は、外側に絶縁体部9b,10bを備え、中心部に導電体部9a,10aを備えた複層構造としているので、容積が大きい加圧焼結体を製造するために、加圧手段6によるプレス荷重を大きくし、また径を大きくした発熱体9,10を用いても、実際に発熱する導電体部9a,10a自体の径は小さく抑えることができ、よって大きな電気抵抗が得られる。その結果、この導電体部9a,10aによって粉末1を速やかに昇温させるに足る十分なジュール熱を得ることができる。
【0035】
ここで、発熱体9,10における発熱量について述べる。
【0036】
仮に、発熱体9,10の両端に電源8が直接接続されて電圧が印加される場合は、図8、図9に示す一般的な発熱体4,5も、図1に示す本実施形態の発熱体9,10も、印加電圧が同じであれば、当然のことながら、総発熱量は変わりがない。
【0037】
しかし実際には、電源8に接続された油圧シリンダによる加圧手段6及び台座ブロック7aによる支持手段7が、両発熱体9,10と直列に接続されている。従って、発熱体9,10部分の抵抗が大きくなればなるほど、全体を流れる電流iは小さくなり、この結果、i11(R1を加圧手段6の抵抗値とする)及びi22(R2を支持手段7の抵抗値とする)で表される加圧手段6部分の発熱量と支持手段7部分の発熱量は小さくなる。
【0038】
電源8の印加電圧が等しければ、直列回路全体の総発熱量は同じであるから、加圧手段6と支持手段7の発熱量が小さくなれば、その分、発熱体9,10部分の発熱量が大きくなる。すなわち、図8、図9に示した一般的な発熱体4,5を用いるよりも、本実施形態の発熱体9,10を用いる方が発熱体9,10部分の発熱量を大きくすることができるのである。
【0039】
また、発熱体9,10は、夫々が図2に示すようなブロック体12を多段に積層した構成としているので、互いの重なり合うブロック体12間には接触抵抗が生じ、この接触抵抗分だけ更に電気抵抗が増し、更に発熱量を大きくすることができる。
【0040】
なお発熱体9,10の導電体部9a,10aは、加圧手段6及び支持手段7以上の電気抵抗を有している必要があり、そのために上記導電体部9a,10aにはセミグラファイト等の材料が用いられる。
【0041】
前記発熱体9,10の導電体部9a,10aからの熱はスペーサ11によって径方向に分散されることになり、よって、粉末1は均一に加熱されるようになる。
【0042】
図3、図4は本発明の第2の実施の形態に係る通電加熱式加圧焼結装置の概略構成図である。
【0043】
この実施形態においても、発熱体9,10は共に、導電体部9a,10a及び絶縁体部9b,10bを備えており、且つ、軸方向に多段のブロック体13を積層した積層構造を有している。しかし本実施形態においては、円柱状の導電体部9a,10aの上面(又は下面或いは上下両面)に、周囲を残して導電体部9a,10aの厚さより小さい深さで絶縁体部9b,10bを充填した構造としている。
【0044】
図3、図4に示した構成においても、導電体部9a,10aにおける導電が、絶縁体部9b,10bによって主に周縁部のみに限定され、且つブロック体13相互間における接触抵抗が増加されることによって、上記第1の実施形態と同様の作用効果が得られる。
【0045】
図5、図6は本発明の第3の実施の形態に係る発熱体の例を示している。図5、図6では、発熱体9,10が、円柱状の絶縁体部14と、絶縁体部14の内部に該絶縁体部14の軸心と平行な1つ以上の棒状の導電体部15を有した構成としている。
【0046】
図5、図6に示す構成では、発熱体9,10全体の径が大きくても、導電体部15の直径を調節したり導電体部15の設置本数を調節することにより、実際に発熱する導電体部15の水平方向断面積を小さくして発熱量を増加することができ、しかも複数の導電体部15によって水平方向に分散した加熱ができるので、粉末1の均一加熱が可能になる。
【0047】
図7は本発明の第4の実施の形態に係る通電加熱式加圧焼結装置の概略構成図である。図7では、内部に粉末1を加圧成形するための成形空間2を有するモールド3を、成形空間2が一直線上になるように複数備え、各モールド3の成形空間2に嵌合するように、前記図1〜図6に示したような複数(3つ以上)の発熱体9,10を備えるようにした場合を示している。
【0048】
図7に示す構成では、複数備えられたモールド3により、1つの加圧手段6の加圧によって複数の加圧焼結体を同時に製造することができる。
【0049】
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、図示の例では上下方向に加圧を行う場合を示したが、横方向に加圧するようにしてもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更し得ること、等は勿論である。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、モールド内側の成形空間に対向するように嵌合される発熱体を、導電体部と絶縁体部とによって構成し、且つブロック体を複数段積層した構造としているので、発熱体全体の径を大きくしてプレス荷重に対する面圧を抑えつつ、発熱体の抵抗を大きくし発熱量を増加させることができる。従って、大きな加圧焼結体であっても、確実に且つ効率よく生産することが可能な通電加熱式加圧焼結装置を提供できる効果がある。
【0051】
発熱体の各ブロック体を、同心に配された導電体部と絶縁体部による複層構造としたり、また、円柱状の導電体部と、この導電体部の円形表面に周囲を残して導電体部の厚さより小さい深さで充填された絶縁体部とを有する形状とすると、粉末を周方向に略均一な温度で加熱できる効果がある。
【0052】
更に、各発熱体を、円柱状の絶縁体部と、絶縁体部の内部に該絶縁体部の軸心と平行な複数の導電体部とで形成すると、発熱体全体の径が大きくても、実際に発熱する導電体部の水平方向断面積を小さく設定することができ、しかも水平方向に分散した加熱ができるので、粉末の均一加熱ができる効果がある。
【0053】
また、内部に粉末を加圧成形するための成形空間を有するモールドを、成形空間が一直線上になるように複数段に備え、各モールド内側の成形空間に嵌合するように複数の発熱体を備えると、同時に複数の加圧焼結体を製造できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る通電加熱式加圧焼結装置の概略構成図である。
【図2】図1におけるブロック体の形状を示す斜視図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る通電加熱式加圧焼結装置の概略構成図である。
【図4】図3におけるブロック体の形状を示す斜視図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態に係る発熱体の例を示す平面図である。
【図6】図5のVI−VI矢視図である。
【図7】本発明の第4の実施の形態に係る通電加熱式加圧焼結装置の概略構成図である。
【図8】一般的な通電加熱式加圧焼結装置の概略構成図である。
【図9】図8に示す通電加熱式加圧焼結装置の発熱体の斜視図である。
【符号の説明】
1 粉末
2 成形空間
3 モールド
6 加圧手段
7 支持手段
8 電源
9,10 発熱体
9a,10a 導電体部
9b,10b 絶縁体部
12 ブロック体
13 ブロック体
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric heating type pressure sintering apparatus. More specifically, the present invention relates to an electric heating type pressure sintering in which the amount of heat generated by a heating element is increased and the temperature of a powder is quickly raised to a target temperature. It relates to the device.
[0002]
[Prior art]
As an apparatus for pressure-sintering metal powder, ceramic powder, etc., there is an electric heating type pressure sintering apparatus.
[0003]
As shown in FIG. 8, an example of a conventional electric heating type pressure sintering apparatus is provided with a mold 3 provided through a molding space 2 for pressure-molding the powder 1 therein. The molding space 2 is provided with heating elements 4 and 5 which are fitted to face each other.
[0004]
As the material of the mold 3, graphite or the like, which has high strength at high temperatures and is difficult to adhere the powder 1 or the like, is generally used.
[0005]
On the other hand, the heating elements 4 and 5 are made of, for example, semi-graphite or the like whose electrical resistance is increased by containing impurities in the graphite constituting the mold 3. Generally has a cylindrical shape as shown in FIG.
[0006]
Further, the heating element 5 and the mold 3 on one side (lower side in FIG. 8) are supported by the support means 7 including the pedestal block 7a, and the upper side of the heating element 4 on the other side (upper side in FIG. 8) A pressurizing means 6 comprising a hydraulic cylinder or the like for applying pressure to the body 4 is provided.
[0007]
The pressurizing means 6 and the support means 7 are both good conductors, and a power source 8 is connected between the pressurizing means 6 and the support means 7. As the power source 8, a commercial AC power source or a DC power source can be used.
[0008]
At least the part of the mold 3 can be held in a non-oxidizing atmosphere by a method such as housing in a vacuum chamber (not shown).
[0009]
In such a configuration, first, in a state where the heating element 5 is inserted into the molding space 2 of the mold 3 from below and the mold 3 and the heating element 5 are supported on the pedestal block 7a of the support means 7, metal, ceramic, etc. The powder 1 is supplied into the molding space 2 from above. Then, the heating element 4 is inserted into the molding space 2 from above.
[0010]
In this state, the inside of the vacuum chamber that surrounds at least the mold 3 portion is kept in a non-oxidizing atmosphere by making it a vacuum state, or an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere such as hydrogen gas.
[0011]
Further, by applying a voltage between the pressurizing means 6 and the supporting means 7 using the power source 8, a current is caused to flow to the mold 3 and the powder 1 in the mold 3 through the heating elements 4 and 5, and the current generates heat. The powder 1 is heated to a high temperature by the Joule heat generation of the bodies 4 and 5, and further by the Joule heat generation of the powder 1 itself.
[0012]
In this state, the heating element 4 is lowered by the pressurizing means 6. At this time, since the lower heating element 5 is fixed by the support means 7, the heating elements 4 and 5 are relatively close to each other, whereby the powder 1 therebetween is pressurized and the powder 1 is heated to a high temperature. Since it is in a state of being easily bonded, it is sintered into a pressure sintered body.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned current heating type pressure sintering apparatus, there is a demand for manufacturing a large volume pressure sintered body, and in order to manufacture a large volume pressure sintered body, the entire apparatus is enlarged. In addition to this, the press load between the heating elements 4 and 5 also increases, and for this reason, the diameter of the heating elements 4 and 5 must be increased from the viewpoint of strength.
[0014]
Here, when the diameters of the heating elements 4 and 5 are increased, the electrical resistance due to the heating elements 4 and 5 is reduced. For this reason, even if a high voltage is applied by the power supply 8, heat generation by the heating elements 4 and 5 cannot be sufficiently obtained, and thus there is a problem that the temperature of the powder 1 cannot be increased efficiently. Moreover, since the quantity of the powder 1 increases as the volume of the pressure-sintered body to be manufactured increases, the supply of heat to the powder 1 decreases, and there is a problem that it takes time to heat the powder 1. is there.
[0015]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and even when the diameter of the heating element is increased in response to the large volume sintered body, sufficient Joule heat is generated in the heating element. Thus, it is an object of the present invention to provide an electric heating type pressure sintering apparatus capable of efficiently producing even a pressure sintered body having a large volume.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a mold having a molding space for pressure-molding powder therein, a heating element fitted so as to face the molding space inside the mold, and a support means for supporting the mold and one heating element. Each of the heating elements is made of semi-graphite , and a heating means for applying pressure to the other heating element, and a power source connected to the pressing means and the supporting means. comprising conductive portions and the conductor material portion electrical resistance than is constituted by a large insulator portion, and each heating element, electric heating type, characterized in that it consists of the block body are stacked in a plurality of stages This relates to a pressure sintering apparatus.
[0017]
Here, each block of the heating element may have a multilayer structure according to the insulation body conductive portion disposed concentrically, also a cylindrical conductive portions, the conductive portions The insulator portion may be filled with a depth smaller than the thickness of the conductor portion, leaving a periphery on the circular surface.
[0018]
The present invention relates to a mold having a molding space for pressure-molding powder therein, a heating element fitted so as to face the molding space inside the mold, and a support means for supporting the mold and one heating element. Each of the heating elements is made of semi-graphite , and a heating means for applying pressure to the other heating element, and a power source connected to the pressing means and the supporting means. conductive portions and the conductor material portion made is constituted by a high electric resistance insulator portion than further respective heating element, a cylindrical insulator portion, the inside the insulator portion of the insulator portion The present invention relates to an electric heating type pressure sintering apparatus characterized in that it has one or more conductor parts parallel to an axis.
[0019]
In addition, a plurality of molds having a molding space for pressure-molding the powder therein are provided so that the molding space is in a straight line, and three or more heating elements are fitted so as to fit in each molding space of each mold. You may have.
[0020]
According to the above means, the following operation can be obtained.
[0021]
When the power is turned on, the opposing heating elements are energized through the pressurizing means and the supporting means, and a current flows through both heating elements. Here, since both the heating elements are composed of a conductor part having a required electric resistance and an insulator part, and are composed of block bodies stacked in a plurality of stages, the diameter of the entire heating element Is large, the horizontal cross-sectional area of the conductor portion that actually generates heat is small, so that the electrical resistance increases accordingly, and sufficient Joule heat is generated in the heat generator.
[0022]
As a result, a large calorific value can be obtained while increasing the diameter of the heating element to keep the surface pressure against the press load low.
[0023]
In addition, since the heating element is composed of block bodies stacked in a plurality of stages, a contact resistance is generated between the block bodies overlapping in the vertical direction, and the electrical resistance is further increased by this contact resistance. Therefore, it is possible to obtain a larger calorific value than that obtained by integrating the heating elements.
[0024]
Each block of the heating element, or a multi-layer structure by an insulating body concentrically arranged electrical conductors section, also leaving a cylindrical conductor portion, a peripheral circular surface of the conductive portion If the shape has an insulator portion filled with a depth smaller than the thickness of the conductor portion, the powder can be heated at a substantially uniform temperature in the circumferential direction.
[0025]
Furthermore, if each heating element is formed of a cylindrical insulator part and a plurality of conductor parts parallel to the axis of the insulator part inside the insulator part, the diameter of the entire heating element is large. The horizontal cross-sectional area of the conductor portion that actually generates heat can be set small, and further, the dispersed heating can be performed in the horizontal direction, so that the powder can be uniformly heated.
[0026]
In addition, a mold having a molding space for pressure forming the powder therein is provided in a plurality of stages so that the molding space is in a straight line, and a plurality of heating elements are provided so as to fit in the molding space of each mold. At the same time, a plurality of pressure sintered bodies can be manufactured.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0028]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric heating type pressure sintering apparatus according to the first embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. Only the features of the present invention will be described.
[0029]
As shown in FIG. 1, an upper heating element 9 and a lower heating element 10 which are fitted so as to face the molding space 2 inside the mold 3 and pressurize and heat the powder 1 are provided. ing.
[0030]
Heating elements 9 and 10, conductor portion 9a having a required electrical resistance inside about its axis, provided with 10a, have a double structure having an insulator portion 9b, and 10b concentrically with respect to the outer In addition, each of the heating elements 9 and 10 has a laminated structure of block bodies 12 divided into a plurality of parts in the axial direction.
[0031]
More specifically, each of the block bodies 12 constituting the heating elements 9 and 10 is formed at the center of the inside of the insulator portions 9b and 10b made of, for example, ceramic formed in a cylindrical shape as shown in FIG. It has a configuration in which conductor portions 9a and 10a made of cylindrical semi-graphite having a required electric resistance are filled and solidified integrally. Of course, the conductor portions 9a and 10a and the insulator portions 9b and 10b may have a multilayer structure of a double structure or more.
[0032]
In addition, a spacer 11 is provided between the heating elements 9 and 10 including the block body 12 and the powder 1. The spacer 11 is made of a material having a smaller electric resistance than the conductor portions 9a and 10a.
[0033]
The operation of the above embodiment will be described below.
[0034]
As shown in FIG. 1, the heating elements 9 and 10 have a multilayer structure in which insulator parts 9b and 10b are provided on the outside and conductor parts 9a and 10a are provided on the center part. In order to produce a bonded body, even if the heating elements 9 and 10 having a large press load and a large diameter are used, the diameters of the conductor portions 9a and 10a themselves that actually generate heat are kept small. And thus a large electrical resistance is obtained. As a result, sufficient Joule heat sufficient to quickly raise the temperature of the powder 1 can be obtained by the conductor portions 9a and 10a.
[0035]
Here, the heat generation amount in the heating elements 9 and 10 will be described.
[0036]
If the power source 8 is directly connected to both ends of the heating elements 9 and 10 and a voltage is applied, the general heating elements 4 and 5 shown in FIGS. 8 and 9 are also of the present embodiment shown in FIG. Of course, if the applied voltage is the same for the heating elements 9 and 10, the total heat generation amount does not change.
[0037]
However, in actuality, the pressurizing means 6 by the hydraulic cylinder connected to the power source 8 and the support means 7 by the pedestal block 7 a are connected in series with the two heating elements 9 and 10. Accordingly, as the resistance of the heating elements 9 and 10 increases, the current i flowing through the whole decreases, and as a result, i 1 R 1 (R 1 is the resistance value of the pressurizing means 6) and i 2 R 2 (R 2 is the resistance value of the support means 7) The amount of heat generated in the pressurizing means 6 portion and the amount of heat generated in the support means 7 portion are reduced.
[0038]
If the applied voltage of the power source 8 is equal, the total heat generation amount of the entire series circuit is the same. Therefore, if the heat generation amounts of the pressurizing means 6 and the support means 7 are reduced, the heat generation amounts of the heating elements 9 and 10 are correspondingly reduced. Becomes larger. That is, the amount of heat generated by the heating elements 9 and 10 can be increased by using the heating elements 9 and 10 of the present embodiment rather than using the general heating elements 4 and 5 shown in FIGS. It can be done.
[0039]
Further, since each of the heating elements 9 and 10 has a structure in which the block bodies 12 as shown in FIG. 2 are stacked in multiple stages, a contact resistance is generated between the overlapping block bodies 12, and the contact resistance is further increased by this contact resistance. The electrical resistance increases and the amount of heat generation can be further increased.
[0040]
Note that the conductor portions 9a and 10a of the heating elements 9 and 10 need to have an electrical resistance higher than that of the pressurizing means 6 and the support means 7, and therefore the conductor portions 9a and 10a have semi-graphite or the like. These materials are used.
[0041]
The heat from the conductor portions 9a and 10a of the heating elements 9 and 10 is dispersed in the radial direction by the spacers 11, so that the powder 1 is uniformly heated.
[0042]
3 and 4 are schematic configuration diagrams of an electric heating type pressure sintering apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[0043]
Also in this embodiment, the heating elements 9 and 10 both have conductor portions 9a and 10a and insulator portions 9b and 10b, and have a laminated structure in which multistage block bodies 13 are laminated in the axial direction. ing. However, in the present embodiment, the insulator portions 9b and 10b have a depth smaller than the thickness of the conductor portions 9a and 10a, leaving the periphery on the upper surface (or the lower surface or both upper and lower surfaces) of the cylindrical conductor portions 9a and 10a. The structure is filled.
[0044]
3 and 4 also, the conduction in the conductor portions 9a and 10a is limited mainly to the peripheral portion by the insulator portions 9b and 10b, and the contact resistance between the block bodies 13 is increased. Thus, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[0045]
5 and 6 show an example of a heating element according to the third embodiment of the present invention. In FIGS. 5 and 6, the heating elements 9 and 10 include a cylindrical insulator portion 14 and one or more rod-like conductor portions parallel to the axis of the insulator portion 14 inside the insulator portion 14. 15.
[0046]
In the configuration shown in FIGS. 5 and 6, even if the overall diameters of the heating elements 9 and 10 are large, heat is actually generated by adjusting the diameter of the conductor 15 or adjusting the number of conductors 15 installed. The horizontal cross-sectional area of the conductor portion 15 can be reduced to increase the amount of heat generation, and the plurality of conductor portions 15 can perform heating dispersed in the horizontal direction, so that the powder 1 can be uniformly heated.
[0047]
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an electric heating type pressure sintering apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 7, a plurality of molds 3 each having a molding space 2 for pressure-molding the powder 1 are provided so that the molding spaces 2 are in a straight line, and are fitted in the molding spaces 2 of the respective molds 3. 1 to 6 show a case where a plurality of (three or more) heating elements 9 and 10 as shown in FIGS. 1 to 6 are provided.
[0048]
In the configuration shown in FIG. 7, a plurality of pressure-sintered bodies can be manufactured simultaneously by pressing one pressing means 6 using a plurality of molds 3.
[0049]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. In the illustrated example, the case where the pressure is applied in the vertical direction is shown. However, the pressure may be applied in the horizontal direction, and other aspects of the present invention. Of course, various changes can be made without departing from the scope of the invention.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the heating element fitted so as to face the molding space inside the mold is constituted by the conductor part and the insulator part, and the block bodies are laminated in a plurality of stages. Since the structure is adopted, it is possible to increase the resistance of the heating element and increase the heat generation amount while suppressing the surface pressure against the press load by increasing the diameter of the entire heating element. Therefore, even if it is a big pressure sintered body, there exists an effect which can provide the electric heating type pressure sintering apparatus which can be produced reliably and efficiently.
[0051]
Each block of the heating element, or a multi-layer structure by an insulating body concentrically arranged electrical conductors section, also leaving a cylindrical conductor portion, a peripheral circular surface of the conductive portion The shape having the insulator portion filled with a depth smaller than the thickness of the conductor portion has an effect that the powder can be heated at a substantially uniform temperature in the circumferential direction.
[0052]
Furthermore, if each heating element is formed of a cylindrical insulator part and a plurality of conductor parts parallel to the axis of the insulator part inside the insulator part, the diameter of the entire heating element is large. The horizontal cross-sectional area of the conductor portion that actually generates heat can be set small, and furthermore, since the heating can be distributed in the horizontal direction, there is an effect that the powder can be uniformly heated.
[0053]
Also, a mold having a molding space for pressure-forming the powder inside is provided in a plurality of stages so that the molding space is in a straight line, and a plurality of heating elements are fitted to the molding space inside each mold. When provided, there is an effect that a plurality of pressure sintered bodies can be manufactured at the same time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric heating type pressure sintering apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a shape of a block body in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an electric heating type pressure sintering apparatus according to a second embodiment of the present invention.
4 is a perspective view showing a shape of a block body in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a plan view showing an example of a heating element according to a third embodiment of the present invention.
6 is a view taken along arrow VI-VI in FIG. 5;
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an electric heating type pressure sintering apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a general electric heating type pressure sintering apparatus.
9 is a perspective view of a heating element of the electric heating type pressure sintering apparatus shown in FIG. 8. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Powder 2 Molding space 3 Mold 6 Pressurization means 7 Support means 8 Power supply 9, 10 Heating body 9a, 10a Conductor part 9b, 10b Insulator part 12 Block body 13 Block body

Claims (5)

内部に粉末を加圧成形するための成形空間を有するモールドと、モールド内側の成形空間に対向するように嵌合される発熱体と、モールドと一方の発熱体を支持する支持手段と、他方の発熱体に加圧力を与える加圧手段と、加圧手段と支持手段とに接続した電源と、を備えた通電加熱式加圧焼結装置において、各発熱体は、セミグラファイトからなる導電体部と該導電体部より電気抵抗が大きい絶縁体部とによって構成されており、更に各発熱体は、複数段に積層されたブロック体からなっていることを特徴とする通電加熱式加圧焼結装置。A mold having a molding space for pressure-molding the powder therein, a heating element fitted so as to face the molding space inside the mold, a support means for supporting the mold and one heating element, and the other In an energization heating type pressure sintering apparatus provided with a pressurizing means for applying pressure to the heat generating element, and a power source connected to the pressurizing means and the supporting means, each heat generating element is a conductor part made of semi-graphite And an insulating part having a larger electric resistance than the conductor part, and each heating element is composed of a block body laminated in a plurality of stages, and is heated by electric heating type pressure sintering apparatus. 発熱体の各ブロック体が、同心に配された導電体部と絶縁体部による複層構造を有していることを特徴とする請求項1記載の通電加熱式加圧焼結装置。Each block of the heating element, electric heating type pressure sintering apparatus according to claim 1, characterized in that it has a multilayer structure by the insulation body conductive portion arranged concentrically. 発熱体の各ブロック体が、円柱状の導電体部と、この導電体部の円形表面に周囲を残して導電体部の厚さより小さい深さで充填された絶縁体部とを有していることを特徴とする請求項1記載の通電加熱式加圧焼結装置。  Each block body of the heating element has a cylindrical conductor portion and an insulator portion filled with a depth smaller than the thickness of the conductor portion, leaving a periphery on the circular surface of the conductor portion. The energization heating type pressure sintering apparatus according to claim 1. 内部に粉末を加圧成形するための成形空間を有するモールドと、モールド内側の成形空間に対向するように嵌合される発熱体と、モールドと一方の発熱体を支持する支持手段と、他方の発熱体に加圧力を与える加圧手段と、加圧手段と支持手段とに接続した電源と、を備えた通電加熱式加圧焼結装置において、各発熱体は、セミグラファイトからなる導電体部と該導電体部より電気抵抗が大きい絶縁体部とによって構成されており、更に各発熱体は、円柱状の絶縁体部と、該絶縁体部の内部に該絶縁体部の軸心と平行な1つ以上の導電体部を有していることを特徴とする通電加熱式加圧焼結装置。A mold having a molding space for pressure-molding the powder therein, a heating element fitted so as to face the molding space inside the mold, a support means for supporting the mold and one heating element, and the other In an energization heating type pressure sintering apparatus provided with a pressurizing means for applying pressure to the heat generating element, and a power source connected to the pressurizing means and the supporting means, each heat generating element is a conductor part made of semi-graphite And an insulator portion having an electric resistance larger than that of the conductor portion, and each heating element includes a columnar insulator portion and an inner portion of the insulator portion that is parallel to the axis of the insulator portion. An electric heating type pressure sintering apparatus characterized by having one or more electric conductor parts. 内部に粉末を加圧成形するための成形空間を有するモールドを、成形空間が一直線上になるように複数備え、各モールドの成形空間ごとに嵌合するように3つ以上の発熱体を備えていることを特徴とする請求項1又は2又は3又は4記載の通電加熱式加圧焼結装置。  A plurality of molds having a molding space for pressure-forming powder inside are provided so that the molding space is in a straight line, and three or more heating elements are provided so as to fit in each molding space of each mold. The electric heating type pressure sintering apparatus according to claim 1, 2, 3, or 4.
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