JPH0127121B2 - - Google Patents
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- JPH0127121B2 JPH0127121B2 JP59200317A JP20031784A JPH0127121B2 JP H0127121 B2 JPH0127121 B2 JP H0127121B2 JP 59200317 A JP59200317 A JP 59200317A JP 20031784 A JP20031784 A JP 20031784A JP H0127121 B2 JPH0127121 B2 JP H0127121B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
- B22F3/15—Hot isostatic pressing
-
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- B22F3/02—Compacting only
-
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- C04B35/645—Pressure sintering
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は物体を団結させる分野に関するもので
あり、より詳細には複雑な金属製またはセラミツ
ク製の物体を最小の歪においてほぼ正味の形状と
なしうる改良された方法に関する。
あり、より詳細には複雑な金属製またはセラミツ
ク製の物体を最小の歪においてほぼ正味の形状と
なしうる改良された方法に関する。
先行技術
高密度の金属製物体を団結により製造すること
に伴う方法は先行技術において認識されている。
この種の方法について論じた先行技術文献の例は
米国特許第3356496号および第3689259号明細書で
ある。これらの参考文献について論じる前に、ば
ら粉末または予備プレスした金属粉末を密に圧縮
するために現在用いられている２種の基本的な方
法を説明する簡単な考察を示す。これら２種の技
術は一般に熱間均圧成形および粉末鍛造と呼ばれ
る。この熱間均圧成形（Hot Istostatic
Pressing、“HIP”）法は、ばらの金属粉末または
予備プレスした成形体を金属製の缶または型に入
れ、次いで大気を缶から排除し、缶を密封してい
かなるガスも再進入するのを防止し、そして缶を
適切な圧力容器に入れることよりなる。この容器
は粉末材料を適切な団結温度に高めるための内部
加熱要素をもつ。加工される材料に応じて1000〜
2100℃の内部温度が一般に用いられる。HIP容器
の内部温度の上昇と一致して、内部圧力が徐々に
高まり、そしてこれも加工される材料に応じて
15000〜約30000psi（約1055〜2109Kg／cm2）に保持
される。温度および均等圧の総合的作用下に、粉
末はその材料の理論的嵩密度にまで圧縮される。
に伴う方法は先行技術において認識されている。
この種の方法について論じた先行技術文献の例は
米国特許第3356496号および第3689259号明細書で
ある。これらの参考文献について論じる前に、ば
ら粉末または予備プレスした金属粉末を密に圧縮
するために現在用いられている２種の基本的な方
法を説明する簡単な考察を示す。これら２種の技
術は一般に熱間均圧成形および粉末鍛造と呼ばれ
る。この熱間均圧成形（Hot Istostatic
Pressing、“HIP”）法は、ばらの金属粉末または
予備プレスした成形体を金属製の缶または型に入
れ、次いで大気を缶から排除し、缶を密封してい
かなるガスも再進入するのを防止し、そして缶を
適切な圧力容器に入れることよりなる。この容器
は粉末材料を適切な団結温度に高めるための内部
加熱要素をもつ。加工される材料に応じて1000〜
2100℃の内部温度が一般に用いられる。HIP容器
の内部温度の上昇と一致して、内部圧力が徐々に
高まり、そしてこれも加工される材料に応じて
15000〜約30000psi（約1055〜2109Kg／cm2）に保持
される。温度および均等圧の総合的作用下に、粉
末はその材料の理論的嵩密度にまで圧縮される。
HIP容器が１サイクル中に１個以上の缶を受容
することもでき、従つて１サイクルにつき複数の
粉末金属物品を圧縮することができる。さらに均
等圧を用いることにより圧縮度は成形された物品
全体にわたつて多少とも均一である。適切な缶デ
ザインの使用により、圧縮された物品に横断した
孔またはストロツトのためのアンダーカツトを形
成することができる。しかし、装填の周期が遅
く、しばしば１サイクルにつき８時間以上を必要
とする。さらにそのサイクルの終了時に粉末状金
属物品を取り囲む缶は機械で切削除去するかまた
は化学的に除去しなければならない。
することもでき、従つて１サイクルにつき複数の
粉末金属物品を圧縮することができる。さらに均
等圧を用いることにより圧縮度は成形された物品
全体にわたつて多少とも均一である。適切な缶デ
ザインの使用により、圧縮された物品に横断した
孔またはストロツトのためのアンダーカツトを形
成することができる。しかし、装填の周期が遅
く、しばしば１サイクルにつき８時間以上を必要
とする。さらにそのサイクルの終了時に粉末状金
属物品を取り囲む缶は機械で切削除去するかまた
は化学的に除去しなければならない。
粉末状金属を圧縮するための第２の一般的方法
は、粉末鍛造（Powder Forging、“PF”）と呼
ばれる方法である。粉末鍛造法は下記の工程より
なる。
は、粉末鍛造（Powder Forging、“PF”）と呼
ばれる方法である。粉末鍛造法は下記の工程より
なる。
(a) ばら金属粉末を室温で密閉されたダイ中にお
いて10〜50TSI（ton／in2）の範囲の圧力で冷
圧し、後続の鍛造に適した幾何学的形状（しば
しば“予備成形品”と呼ばれる）となす。この
段階では予備成形品は脆く、20〜30％の多孔率
をもつと思われ、その強度は粉末粒子の機械的
インターロツクにより生じる。
いて10〜50TSI（ton／in2）の範囲の圧力で冷
圧し、後続の鍛造に適した幾何学的形状（しば
しば“予備成形品”と呼ばれる）となす。この
段階では予備成形品は脆く、20〜30％の多孔率
をもつと思われ、その強度は粉末粒子の機械的
インターロツクにより生じる。
(b) 予備成形品を保護用雰囲気下に焼結する（す
なわち予備成形品を大気圧下で高められた温度
下におく）。焼結によつて、機械的にインター
ロツクした粉末状粒子の固体状態の“溶接”が
起こる。
なわち予備成形品を大気圧下で高められた温度
下におく）。焼結によつて、機械的にインター
ロツクした粉末状粒子の固体状態の“溶接”が
起こる。
(c) 予備成形品を適切な鍛造温度（その合金に応
じて）に再加熱する。あるいはこの再加熱工程
は焼結工程に含まれていてもよい。
じて）に再加熱する。あるいはこの再加熱工程
は焼結工程に含まれていてもよい。
(d) 予備成形品を密封したダイ中で最終的形状に
鍛造する。ダイは一般に約300〜600〓（約149
〜316℃）の温度に保持される。
鍛造する。ダイは一般に約300〜600〓（約149
〜316℃）の温度に保持される。
鍛造工程により予備成形に固有の多孔性が除か
れ、この予備成形部品に最終的形状が与えられ
る。
れ、この予備成形部品に最終的形状が与えられ
る。
粉末鍛造の利点には、操作速度（1000個／時間
に及ぶ）；正味形状を得ることが可能；通常の鍛
造された製品のものに実質的に等しい機械的特
性；および材料の利用の増大などが含まれる。し
かし、比較的冷たいダイと接触した際の予備成形
品の冷却により密度が不均一であること、側面お
よび壁面に抜き勾配が必要であること、ならびに
HIPでは可能なアンダーカツトを形成することが
不可能であることなどを含む多数の欠点がある。
に及ぶ）；正味形状を得ることが可能；通常の鍛
造された製品のものに実質的に等しい機械的特
性；および材料の利用の増大などが含まれる。し
かし、比較的冷たいダイと接触した際の予備成形
品の冷却により密度が不均一であること、側面お
よび壁面に抜き勾配が必要であること、ならびに
HIPでは可能なアンダーカツトを形成することが
不可能であることなどを含む多数の欠点がある。
上記特許明細書には、HIPの恒温および恒圧条
件ならびにHIPによりアンダーカツト形成可能な
ことと、粉末鍛造に伴つて普通得られる高速、低
原価の連続製造とを組合わせたと思われるものが
示されている。米国特許第3356496号明細書には
鋳造されたセラミツク製の外側容器の使用が基本
的な遮熱層として教示されている。さらにこの鋳
造セラミツク製外側容器は変形した際粉末状材料
にほぼ均一な圧力分布をもたらす。
件ならびにHIPによりアンダーカツト形成可能な
ことと、粉末鍛造に伴つて普通得られる高速、低
原価の連続製造とを組合わせたと思われるものが
示されている。米国特許第3356496号明細書には
鋳造されたセラミツク製の外側容器の使用が基本
的な遮熱層として教示されている。さらにこの鋳
造セラミツク製外側容器は変形した際粉末状材料
にほぼ均一な圧力分布をもたらす。
米国特許第3689259号明細書には粒状耐火材料
の使用が教示されている。この特許は粒子のより
速やかな加熱、および予備プレスされた部品のよ
り速やかな加熱に関連して、先きの米国特許第
3356496号の改良として意図されたものである。
の使用が教示されている。この特許は粒子のより
速やかな加熱、および予備プレスされた部品のよ
り速やかな加熱に関連して、先きの米国特許第
3356496号の改良として意図されたものである。
これら両特許ともこの技術分野に進歩をもたら
すであろうが、予備成形品が団結前に一般に収容
されるセラミツク床の使用に関して重大な問題が
残されている。より詳細には、破砕および粉砕さ
れたセラミツクスまたはカーバイドを使用する
と、装填物の頂部（移動するプレス員子に向かう
面）から装填物の底部（固定されたプレス床に向
かう面）へ著しく不均一な圧力分布が生じること
が見出された。この圧力分布の不均一性は、予備
プレスされた粉末材料の直円柱を団結させる際に
容易に証明される。破砕および粉砕された、また
は溶融したセラミツク材料の床中で嵩密度のほぼ
100％にまで団結したのち、移動するプレスラム
に最も近い予備プレスされた円柱の面は、固定床
に最も近い面よりも直径が小さいと判定された。
団結した円柱を直径に沿つて切断し、切断された
面を調べることにより、これが台形状を有するこ
とが示された。この現象は、破砕および粉砕され
た、または溶融した粒状のセラミツクマトリツク
スを団結媒体として用いた場合、すべての団結物
品に認められた。
すであろうが、予備成形品が団結前に一般に収容
されるセラミツク床の使用に関して重大な問題が
残されている。より詳細には、破砕および粉砕さ
れたセラミツクスまたはカーバイドを使用する
と、装填物の頂部（移動するプレス員子に向かう
面）から装填物の底部（固定されたプレス床に向
かう面）へ著しく不均一な圧力分布が生じること
が見出された。この圧力分布の不均一性は、予備
プレスされた粉末材料の直円柱を団結させる際に
容易に証明される。破砕および粉砕された、また
は溶融したセラミツク材料の床中で嵩密度のほぼ
100％にまで団結したのち、移動するプレスラム
に最も近い予備プレスされた円柱の面は、固定床
に最も近い面よりも直径が小さいと判定された。
団結した円柱を直径に沿つて切断し、切断された
面を調べることにより、これが台形状を有するこ
とが示された。この現象は、破砕および粉砕され
た、または溶融した粒状のセラミツクマトリツク
スを団結媒体として用いた場合、すべての団結物
品に認められた。
このような歪および形状の寸法安定性の欠如に
関連する問題の解決は、特にその解決が大量生産
にも適用可能でなければならない場合、偽りであ
ることが証明された。本発明によれば大量生産に
適用できる解決法が提供される。
関連する問題の解決は、特にその解決が大量生産
にも適用可能でなければならない場合、偽りであ
ることが証明された。本発明によれば大量生産に
適用できる解決法が提供される。
発明の要約
本発明の主目的は、上記および他の問題および
難点を除いた、金属製、金属およびセラミツク
製、あるいはセラミツク製の物体を団結させる方
法を提供することである。基本的には本発明は最
初は粉末状の、焼結された、繊維状のスポンジ状
の、または他の圧縮可能な形状の物体に適用で
き、 (a) 収容された帯域内に流動性粒子の床（bed）
を用意し、該粒子は流動性の弾性圧縮可能な炭
素質粒子を主として含むものであり、 (b) 前記物体を該床に配置し、 (c) 該床を加圧して該粒子を介して該物体に圧力
を伝達し、これにより物体を希望する形状に圧
縮し、その密度を高める 工程を含む。
難点を除いた、金属製、金属およびセラミツク
製、あるいはセラミツク製の物体を団結させる方
法を提供することである。基本的には本発明は最
初は粉末状の、焼結された、繊維状のスポンジ状
の、または他の圧縮可能な形状の物体に適用で
き、 (a) 収容された帯域内に流動性粒子の床（bed）
を用意し、該粒子は流動性の弾性圧縮可能な炭
素質粒子を主として含むものであり、 (b) 前記物体を該床に配置し、 (c) 該床を加圧して該粒子を介して該物体に圧力
を伝達し、これにより物体を希望する形状に圧
縮し、その密度を高める 工程を含む。
認められるように炭素質粒子は一般にその表面
に外側へ突出した小塊（nodules）を有する圧縮
可能なビーズから本質的になるものであつてもよ
い（異例の利点である）。ビーズがグラフアイト
かりなり、かつ一般に回転楕円形である場合に特
に有効である。これに関して、圧縮は最も有利に
は高められた物体温度において、すなわち1700〜
4000〓（約927〜2204℃）の範囲の温度において
行われる。さらに加圧は物体に最も近接した粒子
を弾性的に圧縮すべく行うことができ、従つて圧
縮した物体を該床から取出す際に物体の表面に最
も近い粒子はその表面を自由に流動し、圧縮され
た物体の表面の洗浄が最小限で済む。また炭素質
粒子（particle、granule）を使用することによ
り粒子の凝集が最小限に抑えられ、従つてこれら
は易流動性を保持し、その後の圧縮操作に使用す
るために速やかに再循環できることも見出され
た。
に外側へ突出した小塊（nodules）を有する圧縮
可能なビーズから本質的になるものであつてもよ
い（異例の利点である）。ビーズがグラフアイト
かりなり、かつ一般に回転楕円形である場合に特
に有効である。これに関して、圧縮は最も有利に
は高められた物体温度において、すなわち1700〜
4000〓（約927〜2204℃）の範囲の温度において
行われる。さらに加圧は物体に最も近接した粒子
を弾性的に圧縮すべく行うことができ、従つて圧
縮した物体を該床から取出す際に物体の表面に最
も近い粒子はその表面を自由に流動し、圧縮され
た物体の表面の洗浄が最小限で済む。また炭素質
粒子（particle、granule）を使用することによ
り粒子の凝集が最小限に抑えられ、従つてこれら
は易流動性を保持し、その後の圧縮操作に使用す
るために速やかに再循環できることも見出され
た。
本発明の他の観点は、キヤリヤー上の金属層の
形の物体（クラツド）を上記のように団結させる
ことに関するものであり、認められるように金属
層はモリブデンからなるキヤリヤー上のタングス
テンからなつていてもよい。
形の物体（クラツド）を上記のように団結させる
ことに関するものであり、認められるように金属
層はモリブデンからなるキヤリヤー上のタングス
テンからなつていてもよい。
本発明方法の使用により、歪のきわめて少ない
実質的に改良された構造をもつ製品を製造でき、
これは特に流動可能な形状の炭質粒子の使用によ
り可能となる。
実質的に改良された構造をもつ製品を製造でき、
これは特に流動可能な形状の炭質粒子の使用によ
り可能となる。
その構成および操作法の双方に関して本発明の
特徴であると思われる新規な特色、ならびに本発
明の他の目的および利点は、添付の図面に関連し
て考慮される以下の記述からより良く理解される
であろう。図面には現時点で好ましい本発明の実
施態様を具体例により説明する。しかし、図面は
説明および記述のみを目的とするものであつて、
本発明の制限を定めることを意図するものでない
ことは明確に理解すべきである。
特徴であると思われる新規な特色、ならびに本発
明の他の目的および利点は、添付の図面に関連し
て考慮される以下の記述からより良く理解される
であろう。図面には現時点で好ましい本発明の実
施態様を具体例により説明する。しかし、図面は
説明および記述のみを目的とするものであつて、
本発明の制限を定めることを意図するものでない
ことは明確に理解すべきである。
発明の実施例
まず第１図に関しては、本発明方法の工程を示
すフローダイヤグラムを示す。番号１０から認め
られるように、まず金属製、金属セラミツク製、
あるいはセラミツク製の物品または予備成形品
を、たとえばレンチその他の物体の形状となす。
好ましい実施態様は粉末状鋼粒子から作成された
金属予備成形品の使用を意図したものであるが、
他の金属およびセラミツク材料、たとえばアルミ
ナ、シリカなども本発明の範囲に含まれる。予備
成形品は一般に理論密度の約85％である。粉末が
予備成形品の形状になされたのち、これを一般に
は続いて強度を高めるために焼結する。好ましい
実施態様においては、金属（鋼）予備成形品の焼
結には保護雰囲気下で約2000〜2300〓（約1093〜
1260℃）の範囲の温度を約２−30分間必要とす
る。好ましい実施態様においてこの種の保護用の
非酸化性不活性雰囲気は窒素を基礎とするもので
ある。１２に示される焼結ののち、予備成形品を
その後の加工のために保存することができる。こ
のような場合、１４に示されるように予備成形品
を次いで保護雰囲気中で約1950〓（約1066℃）に
再加熱する。
すフローダイヤグラムを示す。番号１０から認め
られるように、まず金属製、金属セラミツク製、
あるいはセラミツク製の物品または予備成形品
を、たとえばレンチその他の物体の形状となす。
好ましい実施態様は粉末状鋼粒子から作成された
金属予備成形品の使用を意図したものであるが、
他の金属およびセラミツク材料、たとえばアルミ
ナ、シリカなども本発明の範囲に含まれる。予備
成形品は一般に理論密度の約85％である。粉末が
予備成形品の形状になされたのち、これを一般に
は続いて強度を高めるために焼結する。好ましい
実施態様においては、金属（鋼）予備成形品の焼
結には保護雰囲気下で約2000〜2300〓（約1093〜
1260℃）の範囲の温度を約２−30分間必要とす
る。好ましい実施態様においてこの種の保護用の
非酸化性不活性雰囲気は窒素を基礎とするもので
ある。１２に示される焼結ののち、予備成形品を
その後の加工のために保存することができる。こ
のような場合、１４に示されるように予備成形品
を次いで保護雰囲気中で約1950〓（約1066℃）に
再加熱する。
１６に示される団結は、熱い予備成形品を先き
に詳細に述べたように加熱した炭素質粒子床に入
れたのち行われる。希望する大量の製品を得るた
めには、炭素質材料と熱い予備成形品の交互の層
または床を用いることができる。さらに、生産速
度を高めるためには予備成形品が冷却しない限り
焼結ののち団結を行うことができる。団結は埋め
込まれた予備成形品に高い温度および圧力を与え
ることによつて行われる。金属（鋼）製の物体に
は約2000〓（約1093℃）の温度および約40TSI
（6.2t／cm2）の一軸圧力が用いられる。材料によ
つては10〜60トンの圧力における圧縮も本発明の
範囲内である。この時点で予備成形品は高密度化
されており、１８に示されるように分離すること
ができる。ここで炭素質粒子は容易に予備成形品
から分離し、１９に示すように再循環することが
できる。必要な場合には予備成形品に付着する粒
子を除去し、そして最終製品をさらに仕上げ処理
することができる。
に詳細に述べたように加熱した炭素質粒子床に入
れたのち行われる。希望する大量の製品を得るた
めには、炭素質材料と熱い予備成形品の交互の層
または床を用いることができる。さらに、生産速
度を高めるためには予備成形品が冷却しない限り
焼結ののち団結を行うことができる。団結は埋め
込まれた予備成形品に高い温度および圧力を与え
ることによつて行われる。金属（鋼）製の物体に
は約2000〓（約1093℃）の温度および約40TSI
（6.2t／cm2）の一軸圧力が用いられる。材料によ
つては10〜60トンの圧力における圧縮も本発明の
範囲内である。この時点で予備成形品は高密度化
されており、１８に示されるように分離すること
ができる。ここで炭素質粒子は容易に予備成形品
から分離し、１９に示すように再循環することが
できる。必要な場合には予備成形品に付着する粒
子を除去し、そして最終製品をさらに仕上げ処理
することができる。
前述のように、セラツク床の使用に伴う１つの
問題は、最終製品が歪を生じることであつた。こ
の種の破砕および粉砕された、または溶融粒子状
のセラミツク材料の鏡検によれば、長方形または
三角形の断面外観をもつ個々の粒子多数を含むき
わめて不規則な形状が示される。さらに回転楕円
形のセラミツク粒子を用いた場合も製品の歪は残
ると判定された。このような床を用いても先行技
術に比べて寸法安定性のより大きな物品が製造さ
れるが、この種の寸法安定性を改良する必要性は
残される。
問題は、最終製品が歪を生じることであつた。こ
の種の破砕および粉砕された、または溶融粒子状
のセラミツク材料の鏡検によれば、長方形または
三角形の断面外観をもつ個々の粒子多数を含むき
わめて不規則な形状が示される。さらに回転楕円
形のセラミツク粒子を用いた場合も製品の歪は残
ると判定された。このような床を用いても先行技
術に比べて寸法安定性のより大きな物品が製造さ
れるが、この種の寸法安定性を改良する必要性は
残される。
本発明によれば、床が主として（好ましくは実
質上完全に）流動性炭素質粒子からなる場合、異
例に高度の製品寸法安定性の得られることが見出
された。最良の結果を得るためには、この種の粒
子が弾性圧縮可能なグラフアイトビーズであり、
これらはその一般に回転楕円形の外表に間隔を置
いて外側へ突出した小塊、および表面亀裂を有す
る。たとえば、第７図の写真複写にも現われるよ
うに特定の粒子４０を示す第８図を参照された
い。それらの好ましい寸法は50〜240メツシユで
ある。有用な粒子はさらに脱硫石油コークスであ
る。この種の炭素ないしはグラフアイト粒子は処
理に際し下記の利点を有する。
質上完全に）流動性炭素質粒子からなる場合、異
例に高度の製品寸法安定性の得られることが見出
された。最良の結果を得るためには、この種の粒
子が弾性圧縮可能なグラフアイトビーズであり、
これらはその一般に回転楕円形の外表に間隔を置
いて外側へ突出した小塊、および表面亀裂を有す
る。たとえば、第７図の写真複写にも現われるよ
うに特定の粒子４０を示す第８図を参照された
い。それらの好ましい寸法は50〜240メツシユで
ある。有用な粒子はさらに脱硫石油コークスであ
る。この種の炭素ないしはグラフアイト粒子は処
理に際し下記の利点を有する。
(1) これらは容易にかどおよびへりの周りで形を
なし、加えられた圧力を本質的に均一に、圧縮
される物体全体に分布させる。粒子は圧縮圧下
でごくわずかに破壊される。
なし、加えられた圧力を本質的に均一に、圧縮
される物体全体に分布させる。粒子は圧縮圧下
でごくわずかに破壊される。
(1a) 粒子は研摩性でなく、従つてダイのかじり
および摩耗が少ない。
および摩耗が少ない。
(2) これらは弾性変形性である。すなわち加圧下
で高められた温度で弾性的に圧縮することがで
き、粒子は4000〓（約2204℃）まで安定であ
る。従つてこれらの粒子は物体を圧縮後に床か
ら取出す際に物体表面から容易に分離する（す
なわち物体に粘着しない）ことが見出された。
で高められた温度で弾性的に圧縮することがで
き、粒子は4000〓（約2204℃）まで安定であ
る。従つてこれらの粒子は物体を圧縮後に床か
ら取出す際に物体表面から容易に分離する（す
なわち物体に粘着しない）ことが見出された。
(3) これらの粒子は物体圧縮処理の結果凝集しな
い。すなわち互いに粘着しない。従つてこれら
の粒子は第１図の１９のように直ちに再使用の
ため再循環される。
い。すなわち互いに粘着しない。従つてこれら
の粒子は第１図の１９のように直ちに再使用の
ため再循環される。
(4) グラフアイト粒子はAC誘導加熱により急速
に加熱され、これにより第１図工程１４はこの
種の誘導加熱を含むか、またはこれからなつて
いてもよい。これらの粒子は4000〓（約2204
℃）までの高められた温度で安定であり、使用
可能である。グラフアイトは空気中では800〓
（約427℃）以上の温度で酸化されるが、冷却中
の短時間の暴露はグラフアイト粒子に損傷を与
えない。
に加熱され、これにより第１図工程１４はこの
種の誘導加熱を含むか、またはこれからなつて
いてもよい。これらの粒子は4000〓（約2204
℃）までの高められた温度で安定であり、使用
可能である。グラフアイトは空気中では800〓
（約427℃）以上の温度で酸化されるが、冷却中
の短時間の暴露はグラフアイト粒子に損傷を与
えない。
(5) グラフアイト粒子床の使用により、第２図の
ピストン２８による圧縮力の付与を有意に（40
％まで）減少させることができる。これにより
圧縮装置の必要寸法を小さくすることができ
る。
ピストン２８による圧縮力の付与を有意に（40
％まで）減少させることができる。これにより
圧縮装置の必要寸法を小さくすることができ
る。
ここで第２図を参照すると、団結工程はより十
分に説明される。この好ましい実施態様において
は、予備成形品２０が図のように炭素質粒子床２
２に完全に埋め込まれている。これらの粒子は団
結ダイ中の収容帯域２４ａ中に収容されている。
プレス床２６は底盤を形成し、一方油圧プレスラ
ム２８は頂部を規定し、加えられた圧力を実質的
に均一に予備成形品２０に分布させる粒子２２上
に押し下げるのに用いられる。予備成形品は圧縮
前は1000〜4000〓（約538〜2204℃）、好ましくは
1700〜4000〓（約927〜2204℃）の温度である。
埋め込まれた金属粉末予備成形品２０はダイ２４
中のラム２８の作用により高い一軸圧力下で急速
に圧縮される。
分に説明される。この好ましい実施態様において
は、予備成形品２０が図のように炭素質粒子床２
２に完全に埋め込まれている。これらの粒子は団
結ダイ中の収容帯域２４ａ中に収容されている。
プレス床２６は底盤を形成し、一方油圧プレスラ
ム２８は頂部を規定し、加えられた圧力を実質的
に均一に予備成形品２０に分布させる粒子２２上
に押し下げるのに用いられる。予備成形品は圧縮
前は1000〜4000〓（約538〜2204℃）、好ましくは
1700〜4000〓（約927〜2204℃）の温度である。
埋め込まれた金属粉末予備成形品２０はダイ２４
中のラム２８の作用により高い一軸圧力下で急速
に圧縮される。
前述のように、セラミツク粒子を使用すると不
均一な圧力分布が生じ、従つて団結後に直径に沿
つて切断した円柱３０ａの平面図は第３図に示す
ように台形の形状をもつ傾向を示すであろう。こ
こで第４図を参照すると、同じ予備プレスされた
直円柱３０ｂが、グラフアイト床、即ち“だいた
い回転楕円形の外表部に間隔を置いて外側へ突出
した小塊および表面亀裂を有する弾性圧縮可能な
グラフアイトビーズ状の粒子より成る粒子床”２
２中で団結した場合そのもとの形状を保持するこ
とが認められる。すなわち直径が頂部から底部ま
で実質的に一定に保たれる。従つてグラフアイト
床粒子の使用により、予備成形品をさらに機械切
削および／または再デザインする必要性が実質的
に除かれる。
均一な圧力分布が生じ、従つて団結後に直径に沿
つて切断した円柱３０ａの平面図は第３図に示す
ように台形の形状をもつ傾向を示すであろう。こ
こで第４図を参照すると、同じ予備プレスされた
直円柱３０ｂが、グラフアイト床、即ち“だいた
い回転楕円形の外表部に間隔を置いて外側へ突出
した小塊および表面亀裂を有する弾性圧縮可能な
グラフアイトビーズ状の粒子より成る粒子床”２
２中で団結した場合そのもとの形状を保持するこ
とが認められる。すなわち直径が頂部から底部ま
で実質的に一定に保たれる。従つてグラフアイト
床粒子の使用により、予備成形品をさらに機械切
削および／または再デザインする必要性が実質的
に除かれる。
第５図および第６図はキヤリヤー５１上の金属
層５０の形の物体を示す。図示されるようにこの
層は円錐台の形状をもち、モリブデン製のキヤリ
ヤーないしは基材上のタングステンからなつてい
てもよい。この層は環状であつてもよい。この物
体はＸ線ターゲツトとして利用可能であり、圧縮
によりタングステンを高密度化するとターゲツト
の有効寿命が実質的に増し、これに対応して原価
が節約されることが見出された。
層５０の形の物体を示す。図示されるようにこの
層は円錐台の形状をもち、モリブデン製のキヤリ
ヤーないしは基材上のタングステンからなつてい
てもよい。この層は環状であつてもよい。この物
体はＸ線ターゲツトとして利用可能であり、圧縮
によりタングステンを高密度化するとターゲツト
の有効寿命が実質的に増し、これに対応して原価
が節約されることが見出された。
第７図は前記圧縮可能なグラフアイトビーズの
拡大写真（倍率×100）であるが、これにより粒
子表面に突出した多くの小塊と亀裂との状態が明
らかである。粒子のこのような表面形態こそ物品
の団結の効率化に寄与するものである。第８図は
この粒子表面の概念を示すスケツチである。
拡大写真（倍率×100）であるが、これにより粒
子表面に突出した多くの小塊と亀裂との状態が明
らかである。粒子のこのような表面形態こそ物品
の団結の効率化に寄与するものである。第８図は
この粒子表面の概念を示すスケツチである。
第９図は該ビーズを用いて実験したときの粒子
床における応力一歪（圧縮度）曲線を示す。この
実験はNUGIERプレス（3/4″φダイス）により
行われた。
床における応力一歪（圧縮度）曲線を示す。この
実験はNUGIERプレス（3/4″φダイス）により
行われた。
第１図は本発明方法の工程を示すフローダイヤ
グラムであり；第２図は本発明の団結工程を示す
縦断平面図であり；第３図は回転楕円形でないア
ルミナ粒子の床中で団結された製品を示す平面図
であり；第４図はグラフアイト粒子床中で団結さ
れた製品を示す平面図であり；第５図はキヤリヤ
ー上の圧縮されるべき物体を示す側部立面図であ
り；第６図は第５図の物体について得た垂直断面
の断片であり；第７図はグラフアイト床粒子の拡
大写真であり；第８図はこの種の若干の粒子を描
いたものであり；第９図は各種粒子の圧縮応力−
歪曲線を示すグラフであり；図面中の各番号は下
記のものを表わす。 １０：金属予備成形工程；１２：焼結工程、１
４：再加熱工程；１６：団結工程、１８：分離工
程；１９：再循環工程、２０：予備成形品；２
２：粒子床、２４：ダイ；２４ａ：収容帯域、２
６：プレス床；２８：油圧プレスラム、３０ａ：
円柱（先行技術による）；３０ｂ：直円柱（本発
明による）、４０：第７図の個々の粒子；５０：
金属層、５１：キヤリヤー。
グラムであり；第２図は本発明の団結工程を示す
縦断平面図であり；第３図は回転楕円形でないア
ルミナ粒子の床中で団結された製品を示す平面図
であり；第４図はグラフアイト粒子床中で団結さ
れた製品を示す平面図であり；第５図はキヤリヤ
ー上の圧縮されるべき物体を示す側部立面図であ
り；第６図は第５図の物体について得た垂直断面
の断片であり；第７図はグラフアイト床粒子の拡
大写真であり；第８図はこの種の若干の粒子を描
いたものであり；第９図は各種粒子の圧縮応力−
歪曲線を示すグラフであり；図面中の各番号は下
記のものを表わす。 １０：金属予備成形工程；１２：焼結工程、１
４：再加熱工程；１６：団結工程、１８：分離工
程；１９：再循環工程、２０：予備成形品；２
２：粒子床、２４：ダイ；２４ａ：収容帯域、２
６：プレス床；２８：油圧プレスラム、３０ａ：
円柱（先行技術による）；３０ｂ：直円柱（本発
明による）、４０：第７図の個々の粒子；５０：
金属層、５１：キヤリヤー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 最初は粉末状の、焼結した、繊維状の、スポ
ンジ状の、また他の圧縮可能な形状の金属製、金
属およびセラミツク製、あるいはセラミツク製の
物体を団結させる方法であつて、 (a) 囲まれた領域内に、だいたい回転楕円形の外
表部に間隔を置いて外側へ突出した小塊および
表面亀裂を有する弾性圧縮可能なグラフアイト
ビーズ状の粒子より成る粒子床を用意し、 (b) 前記物体を、それが前記ビーズでとり囲まれ
るように前記床の中に配置し、 (c) そして、前記粒子を介して前記物体に圧力が
伝達するよう前記床を単一軸方向に加圧し、そ
れによつて該物体を希望する形状に圧縮し、そ
の密度を高める 工程を含む方法。 ２ 工程(b)が高められた温度で行われる、特許請
求の範囲第１項記載の方法。 ３ 圧縮前に粒子床中の物体が約1000〜4000〓
（約538〜2204℃）の温度である、特許請求の範囲
第１項記載の方法。 ４ 物体に最も近接した粒子が圧縮されるように
前記加圧が行われ、もつて圧縮された物体が粒子
床から取出される際に物体に最も近接した粒子が
物体から流れ去るようにされる、特許請求の範囲
第１〜３項のうちの一項に記載の方法。 ５ 物体が同様に粒子床中に配置されたキヤリヤ
ーの上に在る、特許請求の範囲第１項記載の方
法。 ６ 物体がキヤリヤー上の金属層からなる、特許
請求の範囲第５項記載の方法。 ７ 金属層が本質的にタングステンからなる、特
許請求の範囲第６項記載の方法。 ８ キヤリヤーが本質的にモリブデンからなり、
かつタングステン層がキヤリヤー上で環状を有す
る、特許請求の範囲第７項記載の方法。 ９ 粒子のメツシユサイズが50〜240である、特
許請求の範囲第１〜３項および第５〜８項のうち
の一項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/535,791 US4539175A (en) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | Method of object consolidation employing graphite particulate |
| US535791 | 1983-09-26 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2219885A Division JPH03180403A (ja) | 1983-09-26 | 1990-08-20 | グラファイト粒子を用いる物体団結法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6089502A JPS6089502A (ja) | 1985-05-20 |
| JPH0127121B2 true JPH0127121B2 (ja) | 1989-05-26 |
Family
ID=24135777
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59200317A Granted JPS6089502A (ja) | 1983-09-26 | 1984-09-25 | グラフアイト粒子を用いる物体団結法 |
| JP2219885A Granted JPH03180403A (ja) | 1983-09-26 | 1990-08-20 | グラファイト粒子を用いる物体団結法 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2219885A Granted JPH03180403A (ja) | 1983-09-26 | 1990-08-20 | グラファイト粒子を用いる物体団結法 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4539175A (ja) |
| JP (2) | JPS6089502A (ja) |
| KR (1) | KR890004602B1 (ja) |
| CA (1) | CA1222858A (ja) |
| DE (1) | DE3434703C2 (ja) |
| FR (1) | FR2552352B1 (ja) |
| GB (1) | GB2147011B (ja) |
| IT (1) | IT1176749B (ja) |
| SE (1) | SE460655B (ja) |
Families Citing this family (82)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4640711A (en) * | 1983-09-26 | 1987-02-03 | Metals Ltd. | Method of object consolidation employing graphite particulate |
| US4630692A (en) * | 1984-07-23 | 1986-12-23 | Cdp, Ltd. | Consolidation of a drilling element from separate metallic components |
| US4667497A (en) * | 1985-10-08 | 1987-05-26 | Metals, Ltd. | Forming of workpiece using flowable particulate |
| US4673549A (en) * | 1986-03-06 | 1987-06-16 | Gunes Ecer | Method for preparing fully dense, near-net-shaped objects by powder metallurgy |
| US4847021A (en) * | 1986-06-26 | 1989-07-11 | Union Carbide Corporation | Process for producing high density carbon and graphite articles |
| DE260217T1 (de) * | 1986-09-10 | 1988-07-21 | United Technologies Corp., Hartford, Conn. | Formverfahren fuer kohle-kohleverbundwerkstoff. |
| US4704252A (en) * | 1986-11-03 | 1987-11-03 | Tocco, Inc. | Isostatic hot forming of powder metal material |
| US4808224A (en) * | 1987-09-25 | 1989-02-28 | Ceracon, Inc. | Method of consolidating FeNdB magnets |
| US4980340A (en) * | 1988-02-22 | 1990-12-25 | Ceracon, Inc. | Method of forming superconductor |
| US4853178A (en) * | 1988-11-17 | 1989-08-01 | Ceracon, Inc. | Electrical heating of graphite grain employed in consolidation of objects |
| US4933140A (en) * | 1988-11-17 | 1990-06-12 | Ceracon, Inc. | Electrical heating of graphite grain employed in consolidation of objects |
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| US5294382A (en) * | 1988-12-20 | 1994-03-15 | Superior Graphite Co. | Method for control of resistivity in electroconsolidation of a preformed particulate workpiece |
| US5246638A (en) * | 1988-12-20 | 1993-09-21 | Superior Graphite Co. | Process and apparatus for electroconsolidation |
| CA2005002C (en) * | 1988-12-20 | 2003-01-28 | William M. Goldberger | Improved method for electroconsolidation of a preformed particulate workpiece |
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| US4975414A (en) * | 1989-11-13 | 1990-12-04 | Ceracon, Inc. | Rapid production of bulk shapes with improved physical and superconducting properties |
| US5032352A (en) * | 1990-09-21 | 1991-07-16 | Ceracon, Inc. | Composite body formation of consolidated powder metal part |
| US5211786A (en) * | 1990-12-21 | 1993-05-18 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Use of permeable materials to improve hot pressing process |
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| US5167889A (en) * | 1991-06-10 | 1992-12-01 | Hoechst Celanese Corp. | Process for pressure sintering polymeric compositions |
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