JP4683341B2 - 粉末加圧焼結用容器の脱気封止方法 - Google Patents
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本発明は、熱間静水圧プレス等の加圧焼結に使用する粉末加圧焼結用容器の脱気封止方法に関する。
従来、粉末加圧焼結用容器の脱気封止においては、配置された脱気用管を通して真空引き等で粉末加圧焼結用容器内の気体成分を脱気し、脱気用管を加熱し叩いて潰した後に溶接等で封止する方法が用いられていた。さらに脱気封止の作業内容を簡素化することを目的として様々な改良が提案されている。例えば、密閉容器に導入された金属パイプの封止方法に関して、金属パイプの封止部を一対の半円柱形の圧接用ダイス間に締付けて荷重を加え、押し潰して封止し、その封止部をその中央で潰し切る封止方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−１４４２８６号公報
上述した特許文献１（特開平７−１４４２８６号公報）に開示される方法は、密閉容器に導入された金属パイプの封止の作業自体を簡素化できる点では有利であるものの、一対の半円柱形の圧接用ダイス間で局部的に加熱した脱気用管の封止部を押潰し、かつその封止部を潰し切るため、脱気用管の材質によっては、信頼性の高い封止が困難となる場合がある。特に、密閉容器に外側から高い圧力を付加する加圧焼結用の容器に使用する場合には、一定の温度と圧力に十分に耐え得る封止部を形成する必要があるという課題がある。
本発明の目的は、上記の課題を解決し、信頼性が高い封止を可能とする粉末加圧焼結用容器の脱気封止方法を提供することである。
本発明の目的は、上記の課題を解決し、信頼性が高い封止を可能とする粉末加圧焼結用容器の脱気封止方法を提供することである。
本発明者は、粉末加圧焼結用容器の脱気封止方法に関して、信頼性の高い封止を可能とする方法を種々検討した結果、脱気用管に扁平部を形成し、その扁平部上に脱気用管を横断する少なくとも１本の溶接部を形成することで封止の信頼性を大きく改善できることを見いだし本発明に到達した。
すなわち、本発明は、脱気用管が配置されてなる粉末加圧焼結用容器の脱気封止方法において、該粉末加圧焼結用容器を脱気した後、脱気用管の径方向に押圧して扁平部を形成し、該扁平部上に脱気用管を横断する少なくとも１本の溶接部を形成し、次いで粉末加圧焼結用容器に対して前記溶接部と反対側の前記扁平部を溶断溶融して封止処理をする粉末加圧焼結用容器の脱気封止方法である。
すなわち、本発明は、脱気用管が配置されてなる粉末加圧焼結用容器の脱気封止方法において、該粉末加圧焼結用容器を脱気した後、脱気用管の径方向に押圧して扁平部を形成し、該扁平部上に脱気用管を横断する少なくとも１本の溶接部を形成し、次いで粉末加圧焼結用容器に対して前記溶接部と反対側の前記扁平部を溶断溶融して封止処理をする粉末加圧焼結用容器の脱気封止方法である。
本発明によれば、脱気用管を押圧した扁平部に少なくとも一つの溶接部と溶断溶融によって封止処理した部分の複数の封止部を形成することができるため、加圧焼結の際にリークの発生が著しく抑制できる信頼性の高い粉末加圧焼結用容器の脱気封止が可能となる。よって、加圧焼結の実用化にとって欠くことのできない技術となる。
上述したように、本発明の重要な特徴は、脱気用管の径方向に押圧して形成した扁平部で、溶断溶融した封止部に対して反対側の粉末加圧焼結用容器側に、脱気用管を横断する少なくとも１本の溶接部を形成する工程を採用したことにある。
溶断溶融した封止部以外の脱気用管の扁平部に少なくとも１本の溶接部を設けることは、脱気用管で粉末加圧焼結用容器を封止する上での信頼性を向上させるために重要な作用を有する。
溶断溶融した封止部以外の脱気用管の扁平部に少なくとも１本の溶接部を設けることは、脱気用管で粉末加圧焼結用容器を封止する上での信頼性を向上させるために重要な作用を有する。
以下に、本発明の脱気封止方法に関して詳細に説明する。
本発明において、まず、粉末加圧焼結用容器を脱気する。
それは、粉末加圧焼結用容器内に存在する焼結に不要なガス成分を極力除去する必要があるためである。脱気の方法としては、例えば粉末加圧焼結用容器に配置された脱気用管に真空ポンプ等を接続して粉末加圧焼結用容器を真空引きする方法が利用できる。なお、この脱気の条件としては、ガス成分の十分な脱気を行うため、真空度１×１０−３Ｐａ程度以下まで減圧脱気することが望ましい。
本発明において、まず、粉末加圧焼結用容器を脱気する。
それは、粉末加圧焼結用容器内に存在する焼結に不要なガス成分を極力除去する必要があるためである。脱気の方法としては、例えば粉末加圧焼結用容器に配置された脱気用管に真空ポンプ等を接続して粉末加圧焼結用容器を真空引きする方法が利用できる。なお、この脱気の条件としては、ガス成分の十分な脱気を行うため、真空度１×１０−３Ｐａ程度以下まで減圧脱気することが望ましい。
続いて、脱気用管を径方向に押圧して扁平部を形成する。
これは、脱気用管を径方向に押圧して脱気用管の孔を押し潰して、扁平部を形成することで、次工程での溶接部の形成を容易にするためである。
また、扁平部の形成は、例えば一対の平坦形状の圧接用ダイス間に脱気用管をはさみ、圧接用ダイスが取付けられたプレス機で押圧するといった方法が利用できる。なお、圧接用ダイスの形状は、脱気用管に対して均一な押圧を行うため平坦形状であることが望ましい。
これは、脱気用管を径方向に押圧して脱気用管の孔を押し潰して、扁平部を形成することで、次工程での溶接部の形成を容易にするためである。
また、扁平部の形成は、例えば一対の平坦形状の圧接用ダイス間に脱気用管をはさみ、圧接用ダイスが取付けられたプレス機で押圧するといった方法が利用できる。なお、圧接用ダイスの形状は、脱気用管に対して均一な押圧を行うため平坦形状であることが望ましい。
次に、形成した扁平部上に脱気用管を横断する少なくとも１本の溶接部を形成する。
これは、脱気後の粉末加圧焼結用容器に一次的な封止を行うためである。脱気用管を完全に密閉封止するためには、脱気用管を押圧することで形成した扁平部を一度溶融させてから凝固させた脱気用管を横断した溶接部を形成することで、扁平部に残存する空孔を閉孔させる必要がある。
なお、この溶接部の形成により一次的な封止が可能となるので、次工程である脱気用管の扁平部を溶断する際に、脱気用管の開孔部から粉末加圧焼結用容器内へガスが侵入して真空度が下がる可能性も低減できるという副次的効果をも有する。
これは、脱気後の粉末加圧焼結用容器に一次的な封止を行うためである。脱気用管を完全に密閉封止するためには、脱気用管を押圧することで形成した扁平部を一度溶融させてから凝固させた脱気用管を横断した溶接部を形成することで、扁平部に残存する空孔を閉孔させる必要がある。
なお、この溶接部の形成により一次的な封止が可能となるので、次工程である脱気用管の扁平部を溶断する際に、脱気用管の開孔部から粉末加圧焼結用容器内へガスが侵入して真空度が下がる可能性も低減できるという副次的効果をも有する。
また、溶接部の形成は、扁平状に変形させた脱気用管を完全に閉孔できる溶接方法であれば、その方法は限定されるものではない。溶接方法としては、過熱源としてアーク放電、ガス、プラズマ、電子ビーム、レーザー当を使用する種々の方法があるが、特に、溶接棒を用いることで溶接欠損部を補修することが可能なＴＩＧ溶接が信頼性の高い溶接部の形成が可能なため望ましい。
なお、封止の信頼性を更に向上させるためには、脱気用管を横断する溶接部は複数形成することがより望ましい。
なお、封止の信頼性を更に向上させるためには、脱気用管を横断する溶接部は複数形成することがより望ましい。
扁平部上に脱気用管を横断する溶接部を形成した後に、粉末加圧焼結用容器に対してその溶接部と反対側の扁平部を溶断溶融して封止処理を行う。この処理を行うことは、溶接部による一次的な封止効果を維持した上で、脱気用管の不要部を切徐し、更に二次的な封止も可能となるため、封止の信頼性を更に向上させる効果がある。
溶断溶融による封止処理としては、脱気用管の溶断と溶融封止とを同時に実現できる方法であれば、特に限定されないが、プラズマ溶断を利用する方法が特に望ましい。それは、プラズマ溶断が、プラズマアークで脱気用管の扁平部を溶断部すると同時に溶断部から発生する溶融した金属が扁平部の圧着断面部に流れこむことで凝固封止することが可能な技術だからである。
溶断溶融による封止処理の原理としては、図２に示すように扁平部の溶断の際に、溶融された脱気用管の一部である溶融金属９が扁平部の脱気用管の開孔部に流れ込み、凝固することで開孔部が密閉封止されるのである。
溶断溶融による封止処理としては、脱気用管の溶断と溶融封止とを同時に実現できる方法であれば、特に限定されないが、プラズマ溶断を利用する方法が特に望ましい。それは、プラズマ溶断が、プラズマアークで脱気用管の扁平部を溶断部すると同時に溶断部から発生する溶融した金属が扁平部の圧着断面部に流れこむことで凝固封止することが可能な技術だからである。
溶断溶融による封止処理の原理としては、図２に示すように扁平部の溶断の際に、溶融された脱気用管の一部である溶融金属９が扁平部の脱気用管の開孔部に流れ込み、凝固することで開孔部が密閉封止されるのである。
以下の実施例で本発明を更に詳しく説明する。
図１−ａ〜ｅは、本発明の粉末加圧焼結用容器の脱気封止方法の一例を説明するための模式図である。
まず、本発明においては、図１−ａに示す通り、上面に開口部が設けられた軟鋼製の粉末加圧焼結用容器１に開口部から原料粉末２を充填した。
原料粉末２を充填した後、粉末加圧焼結用容器１の開口部は、図１−ｂに示すように軟鋼製の脱気用管３（外径15ｍｍ、内径13ｍｍ）が配置された上蓋４で密閉溶接した。上蓋４で密閉溶接した後、脱気用管を真空ポンプ５に接続し所定の真空度１×１０−３Ｐａに到達するまで減圧脱気を行った。
図１−ａ〜ｅは、本発明の粉末加圧焼結用容器の脱気封止方法の一例を説明するための模式図である。
まず、本発明においては、図１−ａに示す通り、上面に開口部が設けられた軟鋼製の粉末加圧焼結用容器１に開口部から原料粉末２を充填した。
原料粉末２を充填した後、粉末加圧焼結用容器１の開口部は、図１−ｂに示すように軟鋼製の脱気用管３（外径15ｍｍ、内径13ｍｍ）が配置された上蓋４で密閉溶接した。上蓋４で密閉溶接した後、脱気用管を真空ポンプ５に接続し所定の真空度１×１０−３Ｐａに到達するまで減圧脱気を行った。
脱気が完了した後、図１−ｃに示すように、先端が平坦な一対の圧延用ダイス６が取り付けられたプレス機を用いて脱気用管３を冷間条件下ではさみこみ、４．４ＭＰａの締め付け荷重を付加して押圧することで扁平部を形成した。
続いて、図１−ｄに示すように、溶接機７を使用して軟鋼製の溶接棒を用いたＴＩＧ溶接によって、扁平部上に脱気用管を横断する溶接部を形成して一次的封止を行った。
続いて、図１−ｄに示すように、溶接機７を使用して軟鋼製の溶接棒を用いたＴＩＧ溶接によって、扁平部上に脱気用管を横断する溶接部を形成して一次的封止を行った。
次いで、図１−ｅに示すように、粉末加圧焼結用容器1に対して溶接部と反対側の扁平部を溶接部が粉末加圧焼結用容器1に残るようにプラズマ溶断機８を用いて溶断し、脱気用管の不要部の切断処理と同時に溶断部の封止処理も行った。
本発明は封止信頼性と作業容易性に優れているため、気密の信頼性が不可欠な用途である、熱間静水圧プレス等の加圧焼結に利用される粉末加圧焼結用容器の脱気封止の方法に適用できる。
１ 粉末加圧焼結用容器
２ 原料粉末
３ 脱気用管
４ 上蓋
５ 真空ポンプ
６ 圧接用ダイス
７ 溶接機
８ 溶断機
９ 溶融金属
２ 原料粉末
３ 脱気用管
４ 上蓋
５ 真空ポンプ
６ 圧接用ダイス
７ 溶接機
８ 溶断機
９ 溶融金属
Claims (1)
- 脱気用管が配置されてなる粉末加圧焼結用容器の脱気封止方法において、該粉末加圧焼結用容器を脱気した後、脱気用管の径方向に押圧して扁平部を形成し、該扁平部上に脱気用管を横断する少なくとも１本の溶接部を形成し、次いで粉末加圧焼結用容器に対して前記溶接部と反対側の前記扁平部を溶断溶融して封止処理をすることを特徴とする粉末加圧焼結用容器の脱気封止方法。
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| JP2006233206A JP4683341B2 (ja) | 2006-08-30 | 2006-08-30 | 粉末加圧焼結用容器の脱気封止方法 |
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| JP2008056963A JP2008056963A (ja) | 2008-03-13 |
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