JP6549515B2 - Device for manufacturing molded body and method for manufacturing molded body - Google Patents
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Description
本発明は、成形型の内部に収容された原材料を加圧するとともに加熱することによって成形体を製造する成形体の製造装置及び成形体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for manufacturing a molded body and a method for manufacturing a molded body, which manufactures a molded body by pressurizing and heating a raw material contained in the inside of a mold.
従来から、成形体又は焼結体を製造する製造装置としてホットプレス装置が広く使用されている。ホットプレス装置においては、原材料を成形型(上型及び下型)の内部に収容し、成形型を収容した加熱炉の内部の温度を常温から高温まで上げる。高温の状態で成形型を加圧することによって成形型の内部に収容された原材料を加圧する。このことによって、原材料から成形体が形成される。成形体を形成した後は、加熱炉の内部の温度を高温から常温まで下げる。加熱炉の内部の温度が常温になった状態で加熱炉から成形型を取り出す。従来のホットプレス装置では、1回の成形処理をするために加熱炉の内部の温度を常温から高温まで上げ、成形処理後は加熱炉の内部の温度を高温から常温まで下げる。このために、1回の成形処理をするのに加熱炉の内部の温度を上げるための時間及び下げるための時間を必要とする。したがって、ホットプレス装置の生産性を向上できないという問題があった。 Conventionally, a hot press apparatus is widely used as a manufacturing apparatus for manufacturing a molded body or a sintered body. In a hot press, raw materials are accommodated inside a mold (upper mold and lower mold), and the temperature inside a heating furnace containing the mold is raised from normal temperature to a high temperature. The raw material contained in the inside of the mold is pressurized by pressurizing the mold in a high temperature state. By this, a compact is formed from the raw material. After forming the molded body, the temperature inside the heating furnace is lowered from high temperature to normal temperature. The mold is taken out from the heating furnace while the temperature inside the heating furnace is at normal temperature. In the conventional hot pressing apparatus, the temperature inside the heating furnace is raised from normal temperature to high temperature in order to carry out one molding process, and after the molding process, the temperature inside the heating furnace is lowered from high temperature to normal temperature. For this purpose, it takes time to raise and lower the temperature inside the heating furnace for one molding process. Therefore, there is a problem that the productivity of the hot press can not be improved.
加熱処理時間の短縮化を図り、冷却時間の短縮化を図ることができるホットプレス装置として、「プレスフレーム(31)内に設けた耐圧構造の炉体(32)と、炉体内に配置され断熱材壁で囲まれた加熱室(34)と、加熱室の中央部近傍で供給された粉末原料(35)を取込んで加圧ガス雰囲気内で通電加熱装置(36)と抵抗加熱装置(37)とを同時に加熱と加圧して加圧成形材(35’)とするモールド(38)と、炉体内に加圧ガスを供給する加圧ガス供給装置(39)と、加熱室の断熱材壁の上下部に設けた開口部を開閉自在とする昇降開閉装置(44)と、炉体内を冷却しかつ加圧ガスを循環させる冷却ファン(45)とを、備えた」ホットプレス装置が提案されている(例えば、特許文献1の段落〔0007〕、図1参照)。
As a hot press apparatus capable of shortening the heat treatment time and shortening the cooling time, “The furnace body (32) of the pressure resistant structure provided in the press frame (31) and the heat insulation disposed in the furnace body The heating chamber (34) surrounded by the material wall and the powder raw material (35) supplied near the central part of the heating chamber are taken in and heated in the pressurized gas atmosphere (36) and the resistance heating device (37) A mold (38) for simultaneously heating and pressurizing to form a pressed material (35 '), a pressurized gas supply device (39) for supplying pressurized gas into the furnace body, and a heat insulating wall of a heating chamber A hot-pressing device provided with a lifting and closing device (44) for opening and closing the opening provided at the top and bottom of the furnace and a cooling fan (45) for cooling the furnace body and circulating pressurized gas (See, for example, paragraph [0007] of
しかしながら、特許文献1に開示された従来のホットプレス装置には、次のような課題がある。特許文献1の図1に示されるように、通電加熱装置(36)と抵抗加熱装置(37)とを使用して加熱室(34)内の成形型であるモールド(38)を加熱する。加熱と加圧が完了した後は、加熱室(34)の開口部(42,43)を開口することによって加熱室(34)で発生した熱を炉体(32)内に放出する。しかしながら、モールド(38)は加熱室(34)の中央部近傍に収容された状態にあるので、加熱室(34)内が常温に冷却されるまで加熱室(34)からモールド(38)を外に取り出すことができないという問題がある。
However, the conventional hot press apparatus disclosed in
本発明は上記の課題を解決するもので、成形型と成形体とを冷却するための冷却時間を短縮することができる成形体の製造装置及び成形体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an apparatus for producing a molded product and a method for producing a molded product which can shorten a cooling time for cooling a mold and a molded product. .
上記の課題を解決するために、本発明に係る成形体の製造装置は、外郭部と、外郭部の内部に設けられた加熱炉と、加熱炉に設けられた加熱部と、加熱炉の内部に設けられ加熱部によって加熱される加熱室と、加熱室の内部に設けられた固定盤と、加熱炉の外壁に設けられ固定盤に対向する位置に形成された通路と、通路を通って加熱室の内部と外部との間を移動できる可動盤と、可動盤の側に設けられ成形型が置かれる配置領域と、可動盤を移動させる移動機構とを備え、成形型の内部に収容された原材料から成形体を製造する成形体の製造装置であって、固定盤に含まれ、固定盤における通路とは反対側に設けられた第1の断熱部材と、固定盤に含まれ、固定盤における通路の側において第1の断熱部材に取り付けられ、可動盤が移動する方向に沿う加熱室における長さに対応する長さを有する第1の熱伝導部材と、可動盤に含まれ、第1の熱伝導部材に対向するようにして設けられた第2の断熱部材と、通路を開閉する開閉部とを備え、配置領域に置かれた成形型が第1の熱伝導部材と第2の断熱部材との間において加圧されることによる原材料に対する加圧と、少なくとも加熱部と第1の熱伝導部材とによる原材料に対する加熱とが実行されることによって、成形体が製造され、加熱室の外部において成形体が冷却される。
In order to solve the above-mentioned subject, a manufacturing device of a forming object concerning the present invention is an outer shell part, a heating furnace provided in an inside of an outer shell part, a heating part provided in a heating furnace, and an inside of a heating furnace in a heating chamber which is heated by the heating unit is provided, a fixed plate provided inside the heating chamber, a passage formed at a position pair toward the stationary platen is provided on the outer wall of the furnace, through the passageway A movable plate capable of moving between the inside and the outside of the heating chamber, an arrangement region provided on the side of the movable plate and on which the molding die is placed, and a moving mechanism for moving the movable plate; Manufacturing apparatus for producing a molded body from the raw material, the first heat insulation member included in the fixed disc and provided on the opposite side of the passage in the fixed disc, and included in the fixed disc, the fixed disc attached to the first insulating member at the side of the passage in, move the movable platen A first heat conducting member having a length corresponding to the length of the heating chamber along a direction contained in the movable platen, a second insulation member provided so as to pair toward the first heat conducting member And pressing the raw material by pressing the mold placed in the arrangement area between the first heat conducting member and the second heat insulating member, and The heating of the raw material by the heating unit and the first heat conducting member is performed to manufacture a molded body, and the molded body is cooled outside the heating chamber.
本発明に係る成形体の製造装置は、上述の成形体の製造装置において、可動盤に含まれ、第1の熱伝導部材に対向するようにして設けられ、第2の断熱部材に取り付けられた第2の熱伝導部材を更に備え、成形型が第1の熱伝導部材と第2の熱伝導部材との間に挟まれて加圧されることによる原材料に対する加圧と、加熱部と第1の熱伝導部材と第2の熱伝導部材とによる原材料に対する加熱とが実行されることによって、成形体が製造される。
Apparatus for producing a molded body according to the present invention is a manufacturing apparatus of the shaped body above, included in the movable platen, it is provided so as to pair toward the first heat conducting member, attached to the second heat insulating member And a second heat transfer member, wherein the pressing of the raw material by pressing the mold between the first heat transfer member and the second heat transfer member, the heating unit, and the second heat transfer member. A molded body is manufactured by performing heating with respect to the raw material by 1st heat conductive member and 2nd heat conductive member.
上記の課題を解決するために、本発明に係る成形体の製造装置は、少なくとも一部が加熱室の内部に設けられた固定盤と、前記固定盤に対向する位置に形成された通路を通って前記加熱室の内部と外部との間を移動可能な可動盤とを備え、前記固定盤には、第1の断熱部材と、前記第1の断熱部材の前記可動盤側に取り付けられ、前記可動盤が移動する方向に沿う前記加熱室における長さに対応する長さを有する第1の熱伝導部材とが設けられ、前記可動盤の前記固定盤側に配置された成形型に収容された原材料が、前記加熱室の内部で前記固定盤及び前記可動盤により挟まれて加熱及び加圧されて成形体となり、前記可動盤を前記通路から前記加熱室の外部に移動させて、前記成形体が冷却されるように構成される。
In order to solve the above-mentioned subject, the manufacturing device of the forming object concerning the present invention passes through the fixed board by which at least one copy was provided in the inside of a heating chamber, and the channel formed in the position which counters the fixed board. A movable plate capable of moving between the inside and the outside of the heating chamber, the fixed plate being attached to a first heat insulating member and the movable plate side of the first heat insulating member; And a first heat conducting member having a length corresponding to the length of the heating chamber along the moving direction of the movable plate, and accommodated in a mold disposed on the fixed plate side of the movable plate A raw material is sandwiched and heated and pressurized by the fixed plate and the movable plate in the heating chamber to form a molded body, and the movable plate is moved from the passage to the outside of the heating chamber to form the molded body. Are configured to be cooled .
本発明に係る成形体の製造装置は、上述の成形体の製造装置において、加熱室の内部を減圧する減圧機構を更に備える。 The apparatus for manufacturing a molded body according to the present invention further includes a pressure reducing mechanism for reducing the pressure in the heating chamber in the above-described apparatus for manufacturing a molded body.
本発明に係る成形体の製造装置は、上述の成形体の製造装置において、通路の外部に設けられた冷却機構を更に備える。
Apparatus for producing a molded body according to the present invention is a manufacturing apparatus of the shaped body above, obtain further Bei a cooling mechanism provided outside the passing path.
本発明に係る成形体の製造装置は、上述の成形体の製造装置において、加熱室に不活性ガスを供給するガス供給機構を更に備え、成形型は可燃性材料を含み、原材料に対する加圧及び加熱並びに成形体に対する冷却が、低酸素の雰囲気中において行われる。 The apparatus for producing a molded article according to the present invention is the apparatus for producing a molded article described above, further comprising a gas supply mechanism for supplying an inert gas to the heating chamber, the mold contains a flammable material, and Heating as well as cooling of the shaped body takes place in a low oxygen atmosphere.
上記の課題を解決するために、本発明に係る成形体の製造方法は、上述の成形体の製造装置を使用して、成形型の内部に収容された原材料から成形体を製造する成形体の製造方法であって、加熱室の内部を加熱する工程と、原材料が収容された成形型を可動盤に置く工程と、通路を開ける工程と、可動盤を移動させることによって通路を通って成形型を移動させ、加熱室に成形型を収容する工程と、固定盤と可動盤との間において成形型を加圧することによって原材料を加圧する工程と、加熱室の内部において原材料を加熱する工程と、加熱室の外部において成形体を冷却する工程とを含み、加圧する工程と加熱する工程とを同時に行うことによって成形体を製造する。
In order to solve the above-mentioned subject, the manufacturing method of the forming object concerning the present invention manufactures a forming object from the raw material stored in the inside of a forming die using the manufacturing apparatus of the above-mentioned forming object. a manufacturing method, through heating the interior of the pressurized hot chamber, and placing a mold raw material is accommodated in the movable platen, a step of opening the passage, the passage by moving the movable platen Moving the forming mold, storing the forming mold in the heating chamber, pressurizing the raw material by pressing the forming mold between the fixed platen and the movable platen, and heating the raw material inside the heating chamber When, and a step of cooling the molded body outside of the heating chamber, producing a molded body by carrying out a step of heating the step of pressing at the same time.
本発明によれば、加熱炉の外部において成形型を冷却することによって、成形型と成形体とを冷却するための冷却時間を短縮することができる。 According to the present invention, by cooling the mold outside the heating furnace, it is possible to shorten the cooling time for cooling the mold and the compact.
図5に示されるように、容器5の内部に加熱炉9を設け、加熱炉9の内部に加熱室11を設ける。加熱炉9の上部に固定盤14を設ける。熱伝導部材15と断熱部材16とによって固定盤14を構成する。熱伝導部材24と断熱部材25とによって可動盤23を構成する。加熱炉9の下部における固定盤14に相対向する位置に、加熱室11に通ずる通路18を設ける。可動盤23が有する熱伝導部材24の上に成形型8が置かれた状態で、可動盤23が通路18を通って加熱室11に移動する。熱伝導部材24の上に成形型8が置かれた可動盤23は、通路18を通って加熱室11に移動する。成形型8は、固定盤14と可動盤23とによって挟まれ、挟まれた状態で加圧され加熱される。熱伝導部材15及び熱伝導部材24からの熱伝導によって成形型8が両面から加熱される。可動盤23は通路18を通って加熱炉9の外部に移動する。加熱炉9の外部において成形型8が冷却される。
As shown in FIG. 5, the
本発明に係る成形体の製造装置の実施例1について、図1〜図7を参照して説明する。成形体の製造装置の例として、ホットプレス装置について述べる。本出願書類におけるいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれる。同一の構成要素については、同一の符号を付与して説明を適宜省略する。 EXAMPLE 1 Example 1 of the manufacturing apparatus of the molded object which concerns on this invention is demonstrated with reference to FIGS. A hot press apparatus will be described as an example of a manufacturing apparatus of a molded body. Any figure in the present application document is schematically drawn with omission or exaggeration, as appropriate, for the sake of clarity. About the same component, the same numerals are given and explanation is omitted suitably.
図1に示されるホットプレス装置1はバッチ式のホットプレス装置である。ホットプレス装置1は、下基台2の四隅に4本の支持部材3が固定される。上方に向かって伸びる4本の支持部材3の上部に、下基台2に相対向する上基台4が固定される。下基台2と上基台4との間に容器5が設けられる。容器5はホットプレス装置1の外郭部を構成する。容器5は、複数の支持部材6aによって下基台2に固定され、複数の支持部材6bによって上基台4に固定される。
The
ホットプレス装置の構成は、図1に示される構成以外でもよい。下基台と、下基台の両端部から上方に向かって伸びる2つの壁状部材と、2つの壁状部材の上部を連結する上基台とを含む枠状部材を使用してもよい。この枠状部材の内側に容器5が固定される。移動機構は下基台の上部に固定される。
The configuration of the hot press apparatus may be other than the configuration shown in FIG. A frame-like member including a lower base, two wall-shaped members extending upward from both ends of the lower base, and an upper base connecting the upper portions of the two wall-shaped members may be used. The
容器5の内部を減圧するための真空ポンプ7が、配管P1及び開閉弁V1を経由して容器5に接続される。容器5の内部にN2 ガスを供給するための窒素ガス供給機Gが、配管P2及び開閉弁V2を経由して容器5に接続される。容器5の内部に対して成形型8を出し入れするための扉(図示なし)が、容器5の側壁に設けられる。成形型8の材料として、例えば、グラファイト(黒鉛)を使用することが好ましい。炭素からなるグラファイトは高耐圧性と高耐熱性と高熱伝導性とを有する。
A
容器5の内部に加熱炉9が設けられる。加熱炉9は断熱材壁10によって構成される。加熱炉9の内部に加熱室11が設けられる。断熱材壁10の材料として、高温の状態において大きい断熱効果を有するセラミックファイバーを使用することが好ましい。加熱室11の内部を加熱する加熱部として、例えば、抵抗加熱式のヒータ12が、加熱室11の周囲を取り巻くようにして設けられる。ヒータ12が加熱室11の内部を所定の温度まで短時間に加熱できるように、大きいワット密度を有するヒータを使用することが好ましい。ヒータ12を使用して、加熱室11の内部の温度を1000℃程度まで短時間に上げることができる。
A
図1に示されるように、ホットプレス装置1において、上基台4から下方に向かって伸びる上ラム13が設けられる。上ラム13の材料として、高温の状態において大きい強度を維持することができる耐熱鋼などを使用することが好ましい。上ラム13の先端には固定盤14が取り付けられる。固定盤14は熱伝導部材15と断熱部材16とを有する。固定盤14は上ラム13の下部に取り付けられる。具体的には、上ラム13の下部に断熱部材16が取り付けられ、断熱部材16の下部に熱伝導部材15が取り付けられる。
As shown in FIG. 1, in the
熱伝導部材15の材料として、大きい耐圧強度と、大きい対熱衝撃性と、大きい熱伝導率とを有する材料を使用することが好ましい。熱伝導部材15は、成形型8を加圧する際に、10tの加圧力に耐えることができる。熱伝導部材15は、加熱室11の内部が常温の状態と高温の状態との間を熱的に往復する場合における急速な昇温及び急速な降温に耐えることができる。熱伝導部材15は、ヒータ12からの輻射熱を蓄積し、蓄積された熱を成形型8に伝導することができる。
It is preferable to use a material having high pressure resistance, high resistance to thermal shock, and high thermal conductivity as the material of the
断熱部材16の材料として、大きい耐圧強度と、大きい対熱衝撃性と、小さい熱伝導率とを有する材料を使用することが好ましい。断熱部材16は、成形型8を加圧する際に10tの加圧力に耐えることができる。断熱部材16は、加熱室11の内部が常温の状態と高温の状態との間を熱的に往復する場合における急速な昇温及び急速な降温に耐えることができる。断熱部材16は、熱伝導部材15に蓄積された熱が外部に対して放出されることを抑制することができる。
As a material of the
図1に示されるように、熱伝導部材15は加熱室11の内部に配置される。断熱部材16は、加熱炉9を構成する断熱材壁10の上部に形成された貫通穴にはめ込まれる。断熱部材16は、上ラム13の下部に取り付けられる。言い換えれば、断熱部材16は加熱炉9の断熱材壁10における上部の一部分を構成する。断熱材壁10と断熱部材16とによって、加熱室11の上部が加熱炉9の上方の空間から熱的に遮断される。
As shown in FIG. 1, the
上ラム13と固定盤14(断熱部材16及び熱伝導部材15を含む)とが、一体化される。このことによって、上ラム13と固定盤14とがホットプレス装置1における上ラム(広義)として機能する。
The
加熱室11に不活性ガスを供給するガス供給機構17が、配管P3と開閉弁V3とを経由して加熱室11に接続される。不活性ガスを供給することによって、加熱室11の内部を不活性ガスリッチ雰囲気(言い換えれば低酸素雰囲気)にする。不活性ガスとして、窒素(N2 )、アルゴン(Ar)又はヘリウム(He)が使用される。成形型8を構成するグラファイトは可燃性の材料である。したがって、高温の状態でグラファイトが燃焼することを防止するために、不活性ガスが加熱室11に供給される。容器5の内部の空間及び加熱室11の内部の空間にガスを供給する場合には、それらの空間からガスを排出する経路が必要である。図の複雑化を避けるために、それらの経路は図示されない。
A
加熱炉9の下部において、平面視して(図1のZ方向に沿って見て)加熱炉9の上部に設けられた固定盤14に相対向する位置に、通路18が設けられる。加熱炉9の下方と加熱室11の内部との間を、成形型8が通路18を通って移動する。具体的には、成形型8が、加熱炉9の下方(下側)から通路18を通って加熱炉9の内部に移動して、加熱室11の内部に収容される。
In the lower part of the
通路18の下方において、通路18を開閉するためのシャッタ19が設けられる。ヒータ12によって加熱された熱が加熱室11から外部に放出されることを抑制するように、小さい熱伝導率を有する断熱部材によってシャッタ19が構成されることが好ましい。シャッタ19は、開閉機構20によって、通路18の下方をX方向に沿って進退する。シャッタ19によって、加熱炉9の構造が、加熱室11に蓄積された熱が外部に放出されにくい構造になる。
Below the
シャッタ19は、加熱炉9の側壁内側の下部に設けられた凹部に収容されてもよい。シャッタ19は、進退可能なロッドに接続される。ロッドは、側壁内側の下部に設けられた貫通穴にはめ込まれる。適当な断熱材を使用して貫通穴とロッドとの間のすき間が塞がれることが、好ましい。ロッドは、側壁外側に設けられたアクチュエータの動作によって進退する。シャッタ19は、アクチュエータが突き出す動作によって、通路18の上方に移動して通路18を閉じる。シャッタ19は、アクチュエータが引き込む動作によって、通路18の上方から、加熱炉9の側壁内側の下部に設けられた凹部に移動する。このようにして、シャッタ19は通路18を開ける。
The
下基台2には、成形型8を昇降させ、かつ、成形型8を加圧するための駆動機構21が設けられる。駆動機構21として、油圧シリンダ、サーボモータとボールねじとの組合せ、サーボモータとボールねじとトグル機構との組合せなどが使用される。駆動機構21によって下ラム22が昇降する。下ラム22の材料としては、高温の状態で強度を維持することができる耐熱鋼などが使用されることが好ましい。下ラム22の先端には可動盤23が接続される。可動盤23は熱伝導部材24と断熱部材25とを有する。可動盤23は下ラム22と一体となって昇降する。可動盤23は、加熱炉9の通路18を経由して、加熱室11の内部と、加熱室11の外部であって容器5の内部との間を、移動できる。
The
熱伝導部材24の材料として、大きい耐圧強度と、大きい対熱衝撃性と、大きい熱伝導率とを有する材料を使用することが好ましい。熱伝導部材24は、成形型8を加圧する際に、10tの加圧力に耐えることができる。熱伝導部材24は、加熱室11の内部が常温の状態と高温の状態との間を熱的に往復する場合における急速な昇温及び急速な降温に耐えることができる。熱伝導部材24は、ヒータ12からの輻射熱を蓄積し、蓄積された熱を成形型8に伝導することができる。
It is preferable to use a material having high pressure resistance, high resistance to thermal shock, and high thermal conductivity as the material of the
断熱部材25の材料として、大きい耐圧強度と、大きい対熱衝撃性と、小さい熱伝導率とを有する材料を使用することが好ましい。断熱部材25は、成形型8を加圧する際に10tの加圧力に耐えることができる。断熱部材25は、加熱室11の内部が常温の状態と高温の状態との間を熱的に往復する場合における急速な昇温及び急速な降温に耐えることができる。断熱部材25は、熱伝導部材24に蓄積された熱が加熱室11の外部に対して放出されることを抑制することができる。
As a material of the
下ラム22と可動盤23(熱伝導部材24及び断熱部材25を含む)とが、一体化される。このことによって、下ラム22と可動盤23とがホットプレス装置1における下ラム(広義)として機能する。
The
成形体を成形するための成形型8が、可動盤23の上に載置される。可動盤23の上面は、成形型8が配置される配置領域23aを構成する。したがって、成形型8は可動盤23の配置領域23aである可動盤23の上面に載置される。実施例1においては、可動盤23を構成する熱伝導部材24の上面が、可動盤23の配置領域23aを構成する。
A forming
図2を参照して、図1に示されたホットプレス装置1において使用される成形型8について説明する。成形型8は、例えば、貫通孔を有する枠部材26と、枠部材26の貫通孔に挿入される下型27及び上型28とを有する。下型27と上型28とは、枠部材26の内壁面に沿って摺動する。枠部材26、下型27及び上型28の材料として、例えば、グラファイト(黒鉛)が使用される。
The
枠部材26と下型27とによって囲まれた空間に、成形体を形成するための原材料29が収容される。原材料29として、セラミックス材料、金属材料などが使用される。原材料29として、セラミックス材料と金属材料とを含む混合材料などが使用されてもよい。枠部材26と下型27とによって囲まれた空間に原材料29が収容された状態で、上型28が枠部材26の貫通孔に挿入される。この状態において、下型27と上型28との間に挟まれた原材料29が加圧される。
In a space surrounded by the
図2においては、枠部材26と下型27とをそれぞれ個別に構成した。これに限らず、枠部材26と下型27とを一体にして構成することができる。この場合には、枠部材26と下型27とによって凹状の部材が構成される。枠部材26と下型27とによって囲まれた空間(凹部)に上型28が挿入される。上型28のみが枠部材26の内壁面に沿って摺動する。
In FIG. 2, the
図1に示されるように、ホットプレス装置1における加熱炉9の下方に、加熱炉9から取り出された成形型8を冷却するための冷却装置30が設けられる。図1、図3に示されるように、冷却装置30は、例えば、成形型8に向かって冷却用のガスを吹き付ける冷却リング31を有する。冷却リング31は、配管P4と開閉弁V4とを経由して冷却装置30に接続される。冷却リング31は、加熱炉9から取り出された成形型8の周囲を取り囲むようにして設けられる。冷却リング31の内側には、成形型8に向かって冷却用のガスを吹き付ける多数のガス供給孔32が設けられる。冷却用のガスとしてN2 ガス、Arガス、Heガスなどを使用することが好ましい。N2 ガス、Arガスに比べてHeガスは大きい熱伝導率を有する。したがって、冷却用のガスとしてHeガスを使用することによって、成形型8をいっそう速く冷却することができる。
As shown in FIG. 1, a
図7を参照して、実施例1において加熱室11に収容された成形型8が加熱されて加圧される状態を説明する。図7に示されるように、加熱室11は、Z方向(可動盤23及び成形型8が移動する方向)に沿って長さLの空間を有する。固定盤14は、t1の厚さを有する熱伝導部材15とt2の厚さを有する断熱部材16とによって構成される。可動盤23は、t1の厚さを有する熱伝導部材24とt2の厚さを有する断熱部材25とによって構成される。成形型8はt3の厚さを有する。加熱炉9を構成する断熱材壁10の上壁及び下壁はt2の厚さを有する。
With reference to FIG. 7, the state in which the
熱伝導部材15の厚さt1と成形型8の厚さt3と熱伝導部材24の厚さt1とを合計した厚さが加熱室11の長さLにほぼ等しくなるように、それぞれの厚さが設定される。すなわち、熱伝導部材15の厚さt1と成形型8の厚さt3と熱伝導部材24の厚さt1とを合計した厚さがL=2・t1+t3になるように、設定される。固定盤14を構成する断熱部材16の厚さt2及び可動盤23を構成する断熱部材25の厚さt2は、それぞれ断熱材壁10を構成する上壁の厚さt2及び下壁の厚さt2に等しくなるようにして設定されてもよい。
The total thickness of the thickness t1 of the
成形型8が加熱室11に収容された状態において、加熱室11の内部には熱伝導部材15と成形型8と熱伝導部材24とが配置される。加熱室11は、加熱炉9を構成する断熱材壁10と、固定盤14を構成する断熱部材16と、可動盤23を構成する断熱部材25とによって覆われる。したがって、それぞれの断熱部材によって、加熱炉9の外部から加熱室11の内部が熱的に遮断される。
In the state where the
加熱室11は、加熱炉9を構成する断熱材壁10と、固定盤14を構成する断熱部材16と、可動盤23を構成する断熱部材25とによって覆われる。このことにより、加熱室11に蓄積した熱が外部に放出されることが抑制される。言い換えれば、ヒータ12によって得られた熱が、成形型8を加熱することに高い効率でもって利用される。加熱室11における熱損失が抑制されるので、加熱室11の内部の温度を上げる時間が短縮される。
The
上ラム13と熱伝導部材15との間に断熱部材16を設けることによって、加熱室11に蓄積した熱が外部に放出されることが抑制される。下ラム22と熱伝導部材24との間に断熱部材25を設けることによって、加熱室11に蓄積した熱が外部に放出されることが抑制される。したがって、上ラム13、下ラム22、容器5などの構成要素の温度が上昇することが抑制される。
By providing the
図4〜図7を参照して、本発明に係るホットプレス装置1において、成形型8に収容された原材料29を加熱して加圧する工程について説明する。
With reference to FIGS. 4-7, the process of heating and pressurizing the
まず、ホットプレス装置1に設けられた容器5の扉(図示なし)を開ける。図4に示されるように、粉末状の原材料29(図2参照)を収容した成形型8を可動盤23の上に載置する。したがって、成形型8は熱伝導部材24の上面に載置される。成形型8を可動盤23の上に載置した後に、容器5の扉を閉じる。
First, the door (not shown) of the
次に、真空ポンプ7を使用して容器5の内部を減圧する。その後に、ガス供給機構17を使用して、例えば、N2 ガスを加熱室11に供給する。この状態においては、加熱炉9の通路18はシャッタ19によって閉じられている。N2 ガスを供給することによって加熱室11の内部を低酸素雰囲気の状態にする。
Next, the inside of the
次に、図5に示されるように、開閉機構20を使用してシャッタ19を+X方向に移動させることによって、加熱炉9の通路18を開ける。駆動機構21を使用して可動盤23を上昇させる。可動盤23を上昇させることによって、通路18を通って加熱室11の内部に成形型8を収容する。可動盤23を更に上昇させることにより、加熱室11の内部において成形型8を固定盤14と可動盤23とによって挟む。この状態で、図5に示されるように、Z方向における、固定盤14を構成する熱伝導部材15の長さと成形型8の厚さと可動盤23を構成する熱伝導部材24の長さとの和が、加熱室11の長さに対応するようにして配置される。言い換えれば、Z方向において、熱伝導部材15の上面から成形型8を経由して熱伝導部材24の下面までの長さが加熱室11の長さに等しくなるように、ホットプレス装置1が構成される。
Next, as shown in FIG. 5, the
本出願書類において「長さが等しい」という文言は、厳密に長さが等しい場合以外に、ある程度の長さの差がある場合を含む。例えば、「熱伝導部材15の上面から成形型8を経由して熱伝導部材24の下面までの長さが加熱室11の長さに等しい」という文言は、熱伝導部材24の下面が加熱室11の下方であって加熱炉9の下壁の厚さの範囲内に位置する場合などを含む。
In the present application, the phrase "equal in length" includes cases where there is a certain difference in length except when the lengths are exactly equal. For example, the phrase "the length from the upper surface of the
次に、成形型8を加熱する工程を実行する。ヒータ12に電圧を印加する。ヒータ12が発生させた熱によって加熱室11を加熱する。図7に示されるように、加熱室11において、ヒータ12から受け取った輻射熱33によって、固定盤14を構成する熱伝導部材15及び可動盤23を構成する熱伝導部材24が周辺部から加熱される。熱伝導部材15及び熱伝導部材24は大きい熱伝導率を有する。したがって、熱伝導部材15及び熱伝導部材24の周辺部から中央部に向かって、熱伝導部材15及び熱伝導部材24の全体の領域が速やかに加熱される。最終的に、熱伝導部材15及び熱伝導部材24の全体の領域が所定の温度に均一に加熱される。
Next, the step of heating the
成形型8を加熱する工程では、低酸素雰囲気中において、均一に加熱された熱伝導部材15及び熱伝導部材24から伝わる熱伝導34により、成形型8の両面(上面及び下面)から均一に成形型8が加熱される。したがって、成形型8の周辺部と中央部との間において大きな温度差が生じることはない。このことにより、成形型8を構成する下型27と上型28との間に収容された原材料29が均一に加熱される(図2参照)。成形型8の平面積が大きい場合においても、成形型8の周辺部と中央部との間において大きな温度差を生じないので、成形型8に収容された原材料29が均一に加熱される。
In the step of heating the
成形型8を加熱する工程においては、加熱室11を所定の温度、例えば、800℃まで加熱する。断熱部材によって加熱炉9の外部から加熱室11の内部が熱的に遮断されているので、加熱室11の内部の温度を所定の温度まで上げる時間が短縮される。
In the step of heating the
図5に示されるように、加熱室11の内部の温度を所定の温度に上げてその温度を保つことによって、所定の時間の間成形型8を加熱する。その後に、駆動機構21を使用して可動盤23を更に上昇させて、成形型8を加圧する圧力を所定の圧力にする。その所定の圧力を保つことによって成形型8を加圧する。このことによって、成形型8を構成する上型28と下型27との間に収容された原材料29が、加圧されながら加熱される。所定の温度で所定の時間だけ成形型8が加圧されながら加熱されることによって、成形型8に収容された原材料29が成形される。ここまでの工程によって、成形型8に収容された原材料29が焼結されて成形体(焼結体)が成形される。
As shown in FIG. 5, by raising the temperature inside the
次に、成形が終了した後に、開閉機構20を使用してシャッタ19を+X方向に移動させることによって、通路18を開ける。図6に示されるように、駆動機構21を使用して可動盤23を下降させることによって、加熱炉9から成形型8を取り出す。可動盤23を更に下降させて、成形型8を冷却リング31が設けられた位置で停止させる。
Next, after molding is completed, the
次に、成形型8を加熱炉9から取り出した後に、開閉機構20を使用してシャッタ19を−X方向に移動させることによって、通路18を閉じる。通路18を閉じることによって、加熱室11の熱が容器5の内部に放出されることが抑制される。このことによって、第1に、加熱室11の内部の温度が下がることが抑制される。第2に、容器5の内部及び容器5の内部に設けられた構成要素などの温度が上がることが抑制される。
Next, after the
次に、冷却装置30を使用して、冷却リング31のガス供給孔32から、成形型8に向かって冷却用のガスを吹き付ける。冷却用のガスとしてN2 ガス、Arガス又はHeガスを使用する。図3に示されるように、成形型8の周囲から成形型8全体に冷却用のガスを吹き付けることによって、成形型8を急速に冷却することができる。N2 ガス、Arガスに比べてHeガスは大きい熱伝導率を有する。したがって、Heガスを使用することによって、成形型8がいっそう速く冷却される。冷却用のガスを予め冷却してもよい。このことによって、成形型8を冷却する時間がいっそう短縮される。
Next, a
次に、冷却装置30によって成形型8の温度を常温まで下げた時点において、真空ポンプ7の動作を停止する。その後に、窒素ガス供給機Gを使用して容器5の内部にN2 ガスを供給する。容器5の内部にN2 ガスを満たす。容器5の内部の気圧が大気圧に等しくなった時点において、扉(図示なし)を開けて容器5から常温の成形型8を取り出す。ここまでの工程によって、成形型8の内部において成形された成形体を成形型8から取り出すことができる。
Next, when the temperature of the
本実施例によれば、熱伝導部材15と断熱部材16とによって固定盤14を構成する。熱伝導部材24と断熱部材25とによって可動盤23を構成する。加熱室11において、固定盤14を構成する熱伝導部材15と可動盤23を構成する熱伝導部材24とによって成形型8が挟まれた状態で、成形型8が加熱される。熱伝導部材は大きい熱伝導率を有するので、熱伝導部材15及び熱伝導部材24における周辺部から中央部に向かって成形型8全体の領域が均一に加熱される。したがって、熱伝導部材15及び熱伝導部材24から伝わる熱伝導34によって成形型8が両面から均一に加熱される。
According to the present embodiment, the fixing
本実施例によれば、加熱炉9を構成する断熱材壁10と、固定盤14を構成する断熱部材16と、可動盤23を構成する断熱部材25とによって、加熱炉9の外部から加熱室11の内部を熱的に遮断する。このことにより、加熱室11において成形型8を加熱する際に、加熱室11に蓄積された熱が外部に放出されることが抑制される。したがって、ヒータ12によって得られた熱が、成形型8を加熱することに効率的に利用される。成形型8を加熱する際の熱損失が抑制されるので、加熱室11の内部の温度を上げる時間が短縮される。
According to the present embodiment, the heating chamber from the outside of the
本実施例によれば、上ラム13と熱伝導部材15との間に断熱部材16を設ける。下ラム22と熱伝導部材24との間に断熱部材25を設ける。これらのことによって、加熱室11に蓄積した熱が外部に放出されることが抑制される。したがって、上ラム13、下ラム22、容器5、その他の構成要素などの温度が上昇することが抑制される。
According to this embodiment, the
本実施例によれば、加熱炉9において加熱処理が終了した後は、成形型8を加熱炉9から加熱炉9の外部であって容器5の内部に移動させる。シャッタ19を使用して通路18を閉じた後に、容器5の内部において、冷却装置30を使用して成形型8を強制的に冷却する。このことにより、加熱炉9の外部であって容器5の内部において、短時間で成形型8が常温まで冷却される。常温まで冷却された成形型8を容器5の外部に取り出す。したがって、1回の成形処理において、成形型8の温度を高温から常温まで下げる時間を短縮することができる。よって、ホットプレス装置1の生産性を向上させることができる。
According to this embodiment, after the heat treatment in the
本実施例においては、成形型8を加熱室11に収容してから加熱室11をヒータ12によって加熱した。これに限らず、成形型8を加熱室11に収容する前に加熱室11の内部の温度を予め所定の温度まで上げておいてもよい。この場合には、1回の成形処理毎に加熱室11を加熱する時間が不要になる。したがって、ホットプレス装置1の生産性をいっそう向上させることができる。
In the present embodiment, after the forming
実施例1においては、成形型8に向かって冷却用のガスを吹き付ける冷却装置30を示した。これに限らず、金属などからなる部材の内部に設けられたパイプに液体又は気体からなる冷媒を流動させることができる冷却体を、冷却装置として使用してもよい。この場合には、冷却された冷却体に成形型8を接触させることによって、成形型8が強制的に冷却される。成形型8から冷却体に向かう熱伝導を利用して、成形型8が冷却される。
In Example 1, the
冷却用のガスに代えて、ペルチェ素子、適当な冷媒などを使用して冷却される部材(金属ブロックなど)からなる冷却体を、加熱炉9の下方であって平面視して通路18に重ならない位置に設けてもよい。適当な搬送機構、例えば、押し出し機構によって、可動盤23の上から冷却体の上に成形型8を押し出す。これにより、可動盤23の上から冷却体の上に成形型8が移されて、成形型8が強制的に冷却される。この構成によれば、加熱及び加圧処理された成形型8を冷却しながら、可動盤23の上に置かれた新たな成形型8を、通路18を通って加熱室11の内部に収容させることができる。この場合には、加熱及び加圧処理された成形型8を冷却する工程と、成形型8の内部に収容された原材料29を加熱して加圧する工程とが、同時に進行する。したがって、成形型8の内部に収容された原材料29を加熱して加圧する工程が効率的に実行される。
A cooling body consisting of a member (such as a metal block) to be cooled using a Peltier element, a suitable refrigerant or the like instead of the gas for cooling is placed under the
成形型8の冷却は、冷却用のガス、冷媒、ペルチェ素子などを使用する強制的な冷却に限られない。成形型8の冷却は、金属ブロックなどの上に移された成形型8が放置されることによって実行されてもよい。この構成によれば、加熱及び加圧処理された成形型8が自然に冷却される。したがって、ホットプレス装置1の消費電力が低減される。加熱炉9の下方であって平面視して通路18に重ならない位置に、冷却体を設けてもよい。
The cooling of the
本実施例によれば、加熱室11の内部の温度を所定の温度まで上げた後に、成形型8を加圧し始めた。これに限らず、加熱室11の内部に成形型8を収容して、加熱室11の内部の温度を上げ始めるのとほぼ同時に、成形型8を加圧し始めてもよい。成形型8を加圧しながら加熱室11の内部の温度を所定の温度まで上げた後に、その状態(成形型8が加圧されながら加熱される状態)を一定の時間保つ。この場合には、加熱室11の内部の温度を上げる際の温度プロファイルと、所定の温度を保つ時間とを、実験などによって予め決めておくことが好ましい。このことは、他の実施例においても同様である。ここまで説明した方法により、原材料29から成形体を成形する時間がいっそう短縮される。
According to this embodiment, after raising the temperature inside the
図8〜図9を参照して、本発明に係る製造装置であるホットプレス装置1の実施例2について説明する。実施例1に対する違いは、第1に、固定盤14を構成する熱伝導部材15の厚さ(Z方向の長さ)が加熱室11の空間のZ方向の長さLに等しいことである。第2に、可動盤23が主として断熱部材25によって構成されることである。それ以外の構成は実施例1に同じである。なお、実施例2(図8)においては、便宜上開閉弁の図示を省略する。
A second embodiment of the
可動盤23が主として断熱部材25によって構成される態様としては、第1に、可動盤23が断熱部材25のみによって構成される態様がある。第2に、可動盤23の最上部に薄い熱伝導部材が設けられ、その熱伝導部材と成形型8とが加熱室11の最下部に収容される態様がある。
As an aspect in which the
図8に示されるように、固定盤14は、熱伝導部材15と断熱部材16とによって構成される。可動盤23は断熱部材25のみによって構成される。加熱室11の内部は、固定盤14を構成する熱伝導部材15の厚さ(長さ)が加熱室11の長さLに等しくなるように構成される。
As shown in FIG. 8, the
図9に示されるように、加熱室11はZ方向に沿って長さLの空間を有する。固定盤14は、厚さt4を有する熱伝導部材15と厚さt2を有する断熱部材16とによって構成される。可動盤23は、厚さt2を有する断熱部材25のみによって構成される。成形型8は厚さt3を有する。加熱炉9を構成する断熱材壁10の上壁は厚さt2を有し、下壁は厚さt5を有する。
As shown in FIG. 9, the
固定盤14を構成する熱伝導部材15の厚さt4は加熱室11の長さLに等しい。すなわち、加熱室11は、L=t4になるように設定される。固定盤14を構成する断熱部材16の厚さt2は、断熱材壁10を構成する上壁の厚さt2に等しくなるようにして設定される。断熱材壁10を構成する下壁の厚さt5は、可動盤23を構成する断熱部材25の厚さt2と成形型8の厚さt3との和に等しくなるようにして設定される。
The
成形型8が加熱炉9に収容された状態において、加熱室11の内部には熱伝導部材15のみが配置される。加熱室11は、加熱炉9を構成する断熱材壁10と、固定盤14を構成する断熱部材16と、可動盤23を構成する断熱部材25とによって覆われる。したがって、それぞれの断熱部材によって、加熱炉9の外部から加熱室11の内部が熱的に遮断される。
In the state where the
図9を参照して、実施例2において成形型8を加熱炉9に収容して加熱する工程を説明する。実施例1とは異なり、成形型8を加熱炉9に収容する前に加熱室11を予め所定の温度に加熱しておく場合を説明する。
With reference to FIG. 9, the process of containing the forming
まず、ヒータ12に電圧を印加する。これによって、加熱室11の内部の温度を所定の温度、例えば、800℃まで上げる。ヒータ12からの輻射熱33によって、固定盤14を構成する熱伝導部材15の全体が周辺部から加熱される。熱伝導部材15は大きい熱伝導率を有するので、長さLを有する熱伝導部材15の全体が、熱伝導部材15の周辺部から中央部に向かって加熱されて、均一な所定の温度になる。熱伝導部材15は、所定の温度(800℃)に熱せられた状態を維持する。言い換えれば、熱伝導部材15は、ヒータ12から得られた熱を長さ方向に沿って全体に均一に蓄積する。図8に示されるように、この状態において加熱炉9の通路18はシャッタ19によって閉じられている。
First, a voltage is applied to the heater 12. By this, the temperature inside the
次に、開閉機構20を使用してシャッタ19を+X方向に移動させることによって、通路18を開ける。通路18を通って成形型8を加熱炉9の内部に収容する。図9に示されるように、固定盤14を構成する熱伝導部材15と可動盤23を構成する断熱部材25とによって成形型8を挟む。熱伝導部材15は所定の温度に均一に加熱されているので、熱伝導部材15に蓄積された熱が、熱伝導34によって成形型8に対して速やかに均一に伝わる。このことにより、成形型8を所定の温度に均一に加熱することができる。
Next, the
加熱室11は、加熱炉9を構成する断熱材壁10と、固定盤14を構成する断熱部材16と、可動盤23を構成する断熱部材25とによって覆われる。このことにより、熱伝導部材15に蓄積された熱が外部に放出されることが抑制される。言い換えれば、熱伝導部材15に蓄積された熱が、成形型8を加熱することに効率的に利用される。熱伝導部材15の熱損失が抑制されるので、成形型8を加熱する時間を短縮することができる。成形型8を加熱した後の工程は実施例1に同じなので、説明を省略する。冷却装置30は、実施例1で説明した構成と同様の構成を有する。
The
本実施例によれば、固定盤14を構成する熱伝導部材15の長さt4を加熱室11の長さLに等しくなるようにして設定する。このことによって、第1に、熱伝導部材15の熱容量を大きくすることができる。第2に、ヒータ12から得られた熱を熱伝導部材15の長さ方向に沿って全体に均一に蓄積することができる。したがって、熱伝導部材15に蓄積された熱を熱伝導34によって成形型8に均一に速く伝えることができる。このことにより、成形型8を所定の温度に、短時間で均一に加熱することができる。
According to the present embodiment, the length t4 of the
本実施例によれば、加熱炉9を構成する断熱材壁10と、固定盤14を構成する断熱部材16と、可動盤23を構成する断熱部材25とによって、加熱炉9の外部から加熱室11の内部が熱的に遮断される。このことにより、加熱炉9において成形型8を加熱する際に、熱伝導部材15に蓄積された熱が外部に放出されることが抑制される。したがって、ヒータ12によって得られた熱が、成形型8を加熱することに効率的に利用される。成形型8を加熱する際の熱損失が抑制されるので、成形型8を加熱する時間が短縮される。
According to the present embodiment, the heating chamber from the outside of the
本実施例においては、固定盤14を構成する熱伝導部材15の長さt4を加熱室11の長さLに一致するようにした。これに限らず、熱伝導部材15の長さt4を成形型8の厚さt3だけ短くして設定することができる。すなわち、t4=L−t3にすることができる。この場合には、固定盤14を構成する熱伝導部材15と成形型8とが加熱室11の内部に配置される。この場合には、成形型8は、上面において熱伝導部材15による熱伝導34を受け、側面においてヒータ12による輻射熱33を受ける。加熱炉9を構成する断熱材壁10の厚さは、上壁及び下壁とも実施例1と同様にt2の厚さに設定できる。
In the present embodiment, the length t4 of the
図10〜図13を参照して、本発明に係るホットプレス装置の実施例3について説明する。実施例1、2との違いは、容器5の内部に加熱炉と予熱炉とを設けたことである。それ以外の構成は基本的に実施例1、2に同じである。なお、実施例3(図10〜図13)においては、便宜上開閉弁の図示を省略する。
A third embodiment of the hot press device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 10 to 13. The difference from the first and second embodiments is that a heating furnace and a preheating furnace are provided inside the
図10に示されるように、ホットプレス装置35は、容器5の内部に加熱炉36と予熱炉37とを有する。加熱炉36は、平面視して予熱炉37に重なるようにして、予熱炉37の上方に配置される。加熱炉36は内部に加熱室38を有する。予熱炉37は内部に予熱室39を有する。
As shown in FIG. 10, the
加熱炉36は、実施例1で示した加熱炉9に同じ構成を有する。図10に示されるように、加熱炉36の上部には固定盤14が設けられる。加熱炉36の下部において、平面視して固定盤14に相対向する位置に、通路18aが設けられる。加熱室38の周囲にはヒータ12aが設けられる。加熱室38に不活性ガスを供給するガス供給機構17aが、配管と開閉弁とを経由して加熱室38に接続される。加熱室38の内部の温度はヒータ12aによって1000℃程度まで上げられることができる。加熱炉36の下方には、通路18aを開閉するためのシャッタ19aと開閉機構20aとが設けられる。
The heating furnace 36 has the same configuration as the
予熱炉37の上部には通路18bが設けられる。予熱炉37の下部には、平面視して通路18bに相対向する位置に、通路18cが設けられる。予熱室38の周囲にはヒータ12bが設けられる。予熱室39に不活性ガスを供給するガス供給機構17bが、配管と開閉弁とを経由して予熱室39に接続される。予熱室39の内部の温度はヒータ12bによって500℃程度まで上げられることができる。予熱炉37の上方には、通路18bを開閉するためのシャッタ19bと開閉機構20bとが設けられる。予熱炉37の下方には、通路18cを開閉するためのシャッタ19cと開閉機構20cとが設けられる。
A passage 18 b is provided at the top of the preheating
実施例1と同様に、固定盤14は熱伝導部材15と断熱部材16とを有する。可動盤23は熱伝導部材24と断熱部材25とを有する。可動盤23は予熱炉37の通路18cを通って予熱室39の内部に収容される。可動盤23は予熱炉37の通路18b及び加熱炉36の通路18aを通って加熱室38の内部に収容される。可動盤23は、加熱室38の内部及び予熱室39の内部と、加熱室38の外部及び予熱室39の外部であって容器5の内部との間を移動する。容器5の内部において、固定盤14、通路18a、通路18b、通路18c、及び可動盤23は、平面視して重なるようにして設けられる。図10に示される冷却装置30は、実施例1で説明した構成のうち、成形型8から冷却体40に向かう熱伝導を利用する構成を有する。これに限らず、冷却装置30を、実施例1と同様に冷却用のガスを成形型8に吹き付ける構成にしてもよい。
Similar to the first embodiment, the
図10〜図13を参照して、本発明に係るホットプレス装置35において、成形型8に収容された原材料29(図2参照)を予熱する工程及び加熱して加圧する工程について説明する。
The steps of preheating and heating and pressurizing the raw material 29 (see FIG. 2) accommodated in the
まず、図10に示されるように、原材料29を収容した成形型8を可動盤23の上に載置する。この場合には、可動盤23を構成する熱伝導部材24の上面が可動盤23の配置領域23aを構成する。したがって、成形型8は熱伝導部材24の上面に載置される。
First, as shown in FIG. 10, the
次に、図11に示されるように、開閉機構20cを使用してシャッタ19cを+X方向に移動させることによって、予熱炉37の下部に設けられた通路18cを開ける。駆動機構21を使用して可動盤23を上昇させる。可動盤23を上昇させることによって、通路18cを通って予熱室39の内部に成形型8を収容する。予熱炉37の上部に設けられた通路18bは、シャッタ19bによって予め閉じられている。
Next, as shown in FIG. 11, the passage 18c provided in the lower part of the preheating
本実施例において、予熱室39の内部の温度及び加熱室38の内部の温度を、それぞれ予め所定の温度まで上げる場合について説明する。例えば、ヒータ12bに電圧を印加することによって、予熱室39の内部の温度を400℃まで予め上げる。予熱室39において、ヒータ12bからの輻射熱及び可動盤23を構成する熱伝導部材24からの熱伝導によって成形型8を予熱する。所定の時間だけ成形型8を予熱することによって、成形型8に収容された原材料29から水分などを除去する。
In the present embodiment, a case will be described in which the temperature inside the preheating
次に、図12に示されるように、開閉機構20bを使用してシャッタ19bを+X方向に移動させる。このことによって、予熱炉37の上部に設けられた通路18bを開ける。開閉機構20aを使用してシャッタ19aを+X方向に移動させることによって、加熱炉36の下部に設けられた通路18aを開ける。駆動機構21を使用して、可動盤23を上昇させる。予熱炉37の上部に設けられた通路18b及び加熱炉36の下部に設けられた通路18aを順次通って、加熱室38の内部に可動盤23を収容する。
Next, as shown in FIG. 12, the shutter 19b is moved in the + X direction using the open /
ヒータ12aによって、加熱室38の内部の温度を予め800℃に上げる。加熱室38において、固定盤14と可動盤23とによって成形型8を挟む。固定盤14を構成する熱伝導部材15及び可動盤23を構成する熱伝導部材24からの熱伝導によって、成形型8の両面(上面及び下面)から、成形型8を均一に加熱する。
The temperature inside the
所定の時間だけ成形型8を加熱した後に、駆動機構21を使用して可動盤23を更に上昇させて成形型8を加圧する。このことによって、成形型8を構成する上型28と下型27との間に収容された原材料29(図2参照)が、加圧されながら加熱される。所定の温度で所定の時間だけ成形型8が加圧されながら加熱されることによって、成形型8に収容された原材料29が成形される。ここまでの工程によって、原材料29から成形体(焼結体)が成形される。
After heating the
次に、図13に示されるように、駆動機構21を使用して可動盤23を下降させる。可動盤23を下降させて、容器5の内部であって予熱炉37の下方における所定の位置に成形型8を停止させる。通路18a、18b、18cを、それぞれ、シャッタ19a、19b、19cを−X方向に移動させることによって閉じる。次に、冷却装置30に設けられた冷却体40を+X方向に移動させることによって所定位置に停止させる。駆動機構21を使用して可動盤23を上昇させることによって成形型8と冷却体40とを接触させる。成形型8から冷却体に向かう熱伝導を利用して、成形型8が常温まで冷却される。成形体8を常温まで冷却した後に、冷却体40を元の位置に戻す。次に、容器5の内部を大気圧にして、常温まで冷却された成形型8を容器5から取り出す。
Next, as shown in FIG. 13, the
本実施例によれば、容器5の内部に加熱炉36と予熱炉37とを設ける。加熱炉36の内部の温度と予熱炉37の内部の温度とを、それぞれ予め所定の温度まで上げる。加熱炉36の内部の温度を高温(800℃)になるまで上げる。予熱炉37の内部の温度を中温(400℃)になるまで上げる。したがって、中温における熱処理と高温における熱処理とを、容器5の内部において連続して実施することができる。加熱炉36の内部の温度と予熱炉37の内部の温度とは、それぞれ予め所定の温度まで上げられる。これらにより、加熱炉36の内部の温度と予熱炉37の内部の温度とを上げる時間が、いずれも不要になる。加えて、成形処理が終了した後には、加熱室38から取り出した成形型8が、容器5の内部であって予熱炉37の下方において強制的に冷却される。したがって、冷却に要する時間が短縮される。したがって、ホットプレス装置35の生産性を向上させることができる。
According to the present embodiment, the heating furnace 36 and the preheating
図14を参照して、本発明に係るホットプレス装置において使用される他の成形型について説明する。図14に示される成形型41は、複数の成形体を1回の成形処理によって成形するための成形型である。 With reference to FIG. 14, another mold used in the hot press device according to the present invention will be described. The mold 41 shown in FIG. 14 is a mold for molding a plurality of molded bodies in one molding process.
図14に示されるように、成形型41は下型42と上型43とを有する。下型42には複数の凹部44が形成される。複数の凹部44に原材料45が収容される。複数の凹部44に対応して複数の中間型46がそれぞれ設けられる。複数の中間型46は、それぞれの凹部44において摺動する。複数の中間型46と上型43との間には、それぞれの凹部44に収容された原材料45を均一に加圧すための緩衝材47がそれぞれ挿入される。下型42、上型43及び中間型46はグラファイトによって構成される。緩衝材47としてはフッ素ゴムなどが使用される。
As shown in FIG. 14, the mold 41 has a lower mold 42 and an upper mold 43. The lower die 42 has a plurality of recesses 44 formed therein. The raw material 45 is accommodated in the plurality of recesses 44. A plurality of intermediate dies 46 are provided corresponding to the plurality of recesses 44 respectively. The plurality of intermediate dies 46 slide in the respective recesses 44. Between the plurality of
本発明に係るホットプレス装置においては、熱伝導部材からの熱伝導によって成形型41を加熱する。熱伝導部材は大きい熱伝導率を有するので、熱伝導部材の全体の領域が均一に加熱される。したがって、複数の凹部44に収容された原材料45を熱伝導部材からの熱伝導によって均一に加熱することができる。加えて、上型43と複数の中間型46との間に複数の緩衝材47を挿入することによって、複数の凹部44に収容された原材料45を加圧する加圧力のばらつきを低減することができる。このことによって、複数の成形体を成形する場合において、成形温度のばらつきと加圧力のばらつきとの双方を抑制することができる。したがって、1回の成形処理によって複数の成形体を均一に成形することができるので、ホットプレス装置の生産性を向上させることができる。
In the hot press apparatus according to the present invention, the mold 41 is heated by the heat conduction from the heat conduction member. Since the heat transfer member has a large heat conductivity, the entire area of the heat transfer member is uniformly heated. Therefore, the raw material 45 accommodated in the several recessed part 44 can be uniformly heated by the heat conduction from a heat conductive member. In addition, by inserting the plurality of
各実施例においては、加熱室を加熱する加熱部として抵抗加熱式のヒータを使用した。これに限らず、誘導加熱式の加熱コイル又はハロゲンランプヒータなどの加熱部を使用して加熱室を加熱することができる。 In each example, a resistance heating heater was used as a heating unit for heating the heating chamber. Not limited to this, the heating chamber can be heated using a heating unit such as an induction heating type heating coil or a halogen lamp heater.
各実施例においては、下ラムを昇降させる構成にして、下ラムを上昇させることによって成形型を加圧した。これに限らず、上ラムも昇降させる構成にすることができる。この場合には、下ラムを上昇させ上ラムを下降させることによって成形型を加圧する。 In each example, the lower ram was moved up and down, and the mold was pressurized by raising the lower ram. The invention is not limited to this, and the upper ram can be moved up and down. In this case, the mold is pressurized by raising the lower ram and lowering the upper ram.
図1及び図10に示された構成を時計回り又は反時計回りに90°回転させた構成を、採用してもよい。この場合には、可動盤23は水平方向に沿って移動する。
A configuration in which the configurations shown in FIGS. 1 and 10 are rotated 90 degrees clockwise or counterclockwise may be employed. In this case, the
各実施例によって成形される成形体(焼結体)としては、バルブガイド、バルブシートなどの耐摩耗性機械部品、軸受、切削用工具、研削用工具、研磨用工具、回転刃などが挙げられる。成形される成形体(焼結体)はこれらに限定されない。 Examples of molded bodies (sintered bodies) molded according to each embodiment include wear resistant mechanical parts such as valve guides and valve seats, bearings, cutting tools, grinding tools, polishing tools, rotary blades, etc. . The formed body (sintered body) to be formed is not limited to these.
本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に組み合わせ、変更し、又は選択して採用できるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be arbitrarily and appropriately combined, changed, or selected and adopted as needed without departing from the scope of the present invention. It is.
1、35 ホットプレス装置(製造装置)
2 下型基台
3 支持部材
4 上型基台
5 容器(外郭部)
6a、6b 支持部材
7 真空ポンプ(減圧機構)
8、41 成形型
9、36 加熱炉
10 断熱材壁
11、38 加熱室
12、12a、12b ヒータ(加熱部)
13 上ラム
14 固定盤
15 熱伝導部材(第1の熱伝導部材)
16 断熱部材(第1の断熱部材)
17、17a、17b ガス供給機構
18、18a、18b、18c 通路
19、19a、19b、19c シャッタ(開閉部)
20、20a、20b、20c 開閉機構
21 駆動機構(移動機構)
22 下ラム
23 可動盤
23a 配置領域
24 熱伝導部材(第2の熱伝導部材)
25 断熱部材(第2の断熱部材)
26 枠部材
27、42 下型
28、43 上型
29、45 原材料
30 冷却装置(冷却機構)
31 冷却リング
32 ガス供給孔
33 輻射熱
34 熱伝導
37 予熱炉
39 予熱室
40 冷却体
44 凹部
46 中間型
47 緩衝材
P1、P2、P3、P4 配管
V1、V2、V3、V4 開閉弁
G 窒素ガス供給機
L 加熱室の長さ
t1、t4 熱伝導部材の厚さ
t2 断熱部材の厚さ、断熱材壁の上壁及び下壁の厚さ
t3 成形型の厚さ
t5 断熱材壁の下壁の厚さ
1, 35 Hot Press Equipment (Manufacturing Equipment)
2
6a,
8, 41 forming
13
16 Heat insulation member (first heat insulation member)
17, 17a, 17b
20, 20a, 20b, 20c Opening and
22
25 Thermal insulation member (second thermal insulation member)
26
Claims (7)
前記固定盤に含まれ、前記固定盤における前記通路とは反対側に設けられた第1の断熱部材と、
前記固定盤に含まれ、前記固定盤における前記通路の側において前記第1の断熱部材に取り付けられ、前記可動盤が移動する方向に沿う前記加熱室における長さに対応する長さを有する第1の熱伝導部材と、
前記可動盤に含まれ、前記第1の熱伝導部材に対向するようにして設けられた第2の断熱部材と、
前記通路を開閉する開閉部とを備え、
前記配置領域に置かれた前記成形型が前記第1の熱伝導部材と前記第2の断熱部材との間において加圧されることによる前記原材料に対する加圧と、少なくとも前記加熱部と前記第1の熱伝導部材とによる前記原材料に対する加熱とが実行されることによって、前記成形体が製造され、
前記加熱室の外部において前記成形体が冷却される、成形体の製造装置。 An outer shell part, a heating furnace provided inside the outer shell part, a heating part provided in the heating furnace, a heating chamber provided inside the heating furnace and heated by the heating part, the heating chamber moving and stationary platen provided inside a passage formed in a position toward pair to said stationary platen is provided on the outer wall of the furnace, between the inside and outside of the heating chamber through the passageway And a moving mechanism for moving the movable plate, wherein the movable body is manufactured from a raw material accommodated in the inside of the molding die. An apparatus for producing a molded body,
A first heat insulating member included in the fixed board and provided on the opposite side to the passage in the fixed board;
A first part included in the fixed board, attached to the first heat insulating member on the side of the passage in the fixed board, and having a length corresponding to a length in the heating chamber along a moving direction of the movable board A heat conducting member of
Included in the movable platen, and a second insulation member provided so as to pair toward said first heat conducting member,
And an opening and closing unit for opening and closing the passage,
Applying pressure to the raw material by pressing the mold placed in the placement area between the first heat conducting member and the second heat insulating member; at least the heating portion and the first portion And the heating of the raw material by the heat conduction member is performed to manufacture the molded body,
The manufacturing apparatus of the molded object with which the said molded object is cooled in the exterior of the said heating chamber.
前記可動盤に含まれ、前記第1の熱伝導部材に対向するようにして設けられ、前記第2の断熱部材に取り付けられた第2の熱伝導部材を更に備え、
前記成形型が前記第1の熱伝導部材と前記第2の熱伝導部材との間に挟まれて加圧されることによる前記原材料に対する加圧と、前記加熱部と前記第1の熱伝導部材と前記第2の熱伝導部材とによる前記原材料に対する加熱とが実行されることによって、前記成形体が製造される、成形体の製造装置。 In the apparatus for manufacturing a molded body according to claim 1,
The included in the movable platen, is provided so as to pair toward said first heat conducting member, further comprising a second heat conducting member attached to the second insulating member,
Pressurization of the raw material by the mold being sandwiched and pressurized between the first heat transfer member and the second heat transfer member; and the heating unit and the first heat transfer member The manufacturing apparatus of the molded object which manufactures the said molded object by performing heating with respect to the said raw material by 2nd and said 2nd heat conduction member.
前記固定盤に対向する位置に形成された通路を通って前記加熱室の内部と外部との間を移動可能な可動盤とを備え、And a movable board movable between the inside and the outside of the heating chamber through a passage formed at a position facing the fixed board,
前記固定盤には、第1の断熱部材と、前記第1の断熱部材の前記可動盤側に取り付けられ、前記可動盤が移動する方向に沿う前記加熱室における長さに対応する長さを有する第1の熱伝導部材とが設けられ、A first heat insulating member, and the movable plate side of the first heat insulating member is attached to the fixed plate, and has a length corresponding to the length in the heating chamber along the moving direction of the movable plate A first heat conducting member is provided;
前記可動盤の前記固定盤側に配置された成形型に収容された原材料が、前記加熱室の内部で前記固定盤及び前記可動盤により挟まれて加熱及び加圧されて成形体となり、前記可動盤を前記通路から前記加熱室の外部に移動させて、前記成形体が冷却されるように構成された、成形体の製造装置。The raw material accommodated in the forming die disposed on the stationary platen side of the movable platen is sandwiched between the stationary platen and the movable platen inside the heating chamber, and is heated and pressurized to form a molded body, which is movable The manufacturing apparatus of the molded object which was made to move the board | plate from the said channel | path to the exterior of the said heating chamber, and the said molded object is cooled.
前記加熱室の内部を減圧する減圧機構を更に備える、成形体の製造装置。 In the manufacturing apparatus of the molded object of any one of Claim 1 to 3 ,
The manufacturing apparatus of the molded object further provided with the decompression mechanism which decompresses the inside of the said heating chamber.
前記通路の外部に設けられた冷却機構を更に備える、成形体の製造装置。 In the manufacturing apparatus of the molded object of any one of Claim 1 to 4 ,
Further Bei El a cooling mechanism provided outside of the front Symbol communication path, the molded body of the manufacturing apparatus.
前記加熱室に不活性ガスを供給するガス供給機構を更に備え、
前記成形型は可燃性材料を含み、
前記原材料に対する加圧及び加熱並びに前記成形体に対する冷却が、低酸素の雰囲気中において行われる、成形体の製造装置。 In the manufacturing apparatus of the molded object of any one of Claim 1 to 5 ,
The apparatus further comprises a gas supply mechanism for supplying an inert gas to the heating chamber,
The mold comprises a flammable material,
The manufacturing apparatus of the molded object which pressurization and heating with respect to the said raw material, and cooling with respect to the said molded object are performed in the atmosphere of low oxygen.
前記加熱室の内部を加熱する工程と、
前記原材料が収容された前記成形型を前記可動盤に置く工程と、
前記通路を開ける工程と、
前記可動盤を移動させることによって前記通路を通って前記成形型を移動させ、前記加熱室に前記成形型を収容する工程と、
前記固定盤と前記可動盤との間において前記成形型を加圧することによって前記原材料を加圧する工程と、
前記加熱室の内部において前記原材料を加熱する工程と、
前記加熱室の外部において前記成形体を冷却する工程とを含み、
前記加圧する工程と前記加熱する工程とを同時に行うことによって前記成形体を製造する、成形体の製造方法。
Using an apparatus for manufacturing a molded article according to any one of claims 1 to 6, a process for producing a molded article for manufacturing the molded body from the raw material contained in the interior of the mold,
Heating the interior of the pre-Symbol pressurized heat chamber,
A step of placing a pre-forming die where Kihara material is received in the movable platen,
Opening the passage;
Moving the mold through the passage by moving the movable platen to accommodate the mold in the heating chamber;
Pressurizing the raw material by pressurizing the mold between the fixed platen and the movable platen ;
Heating the raw material inside the heating chamber ;
And a step of cooling the molded body outside of the heating chamber,
The manufacturing method of the molded object which manufactures the said molded object by performing simultaneously the said process to press and the process to heat.
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