JPH0192351A

JPH0192351A - 物品の加工方法

Info

Publication number: JPH0192351A
Application number: JP63212324A
Authority: JP
Inventors: William Edward Lock; ウィリアム　エドワード　ロック
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1987-08-28
Filing date: 1988-08-26
Publication date: 1989-04-11
Also published as: KR890003521A; EP0305142A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は複雑な形状の中空物品を製造する方法に関する
ものである。

（従来の技術）複雑な形状の物品を製造することは極めて困難であって
、広範囲の費用のかかる機械加工を必要としていた。更
に、高いアスペクト比を持つ薄肉の管のようなある種の
形を製造することはほとんど不可能であった。たとえば
、歴史的にはセラミック部品は射出成型、注型またはホ
ットプレスされており、したがって製造可能な形状は、
そのような方法で利用される型が必要とする取出しおよ
び引抜きにより制限されていた。更に、その結果として
寸法の許容誤差は小さくなく、その方法で製造された部
品は、結合物質を除去するために高温で焼かなければな
らない。

心棒上にプラズマを吹付けることによりセラミック部品
を製造することは、雑誌「マテリアルズ・サイエンス・
モノグラフス（ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ　Ｍ
ｏｎｏｇｒａｐｈ　）　Ｊ　６．１９８０所載のビーφ
ビセンチニ（Ｐ、　Ｖｉｃｃｎｚｉｎｉ）による「エネ
ルギー・アンド・セラミックス（Ｅｎｅｒｇｙ　ａｎｄ
　ＣｅｒａＩＩｌｉｃｓ　）、（エルスビーヤ・サイエ
ンティフィック・パブリッシング・カンパニー　−（Ｅ
ｌｓｅｖｉｅｒ　ＳｃｉｅｎｔｉｒｉｃＰｕｂｌｉｓｈ
ｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ）と題する論文に報じられてい
るように、この分野において知られている。縮み応力、
ひび割れおよび割れのために、吹付けられるセラミック
の厚さは限られる。心棒の過熱によっても問題が起る。

使い捨て心棒の使用は木材、黒鉛、石こうおよび低畿点
、合金に限られていた。

しかし、熱吹付は作業中に木材の表面は焦げ、合金の表
面は融ける傾向がある。その結果、再使用可能な心棒す
なわち形成器が好まれていた。

（発明が解決しようとする課題）したがって、本発明の目的は、アークプラズマ吹付は法
と、誘導プラズマ吹付は法と、アーク吹付は法とを含む
熱吹付は法を用いて、現在知られている技術では製造が
可能でないか、非常に複雑である復雑な形状の網目に近
い形のセラミック、金属、ガラス、サーメットおよび多
重組成の製造をすることである。

それの最も簡単な態様において、本発明は、機械加工か
容易な材料製の予め形成された心棒を用い、その心棒に
希望の物質を熱吹付けして希望の形状の製品を製作する
ことにより、高いアスペクト比（長さ対幅または長さ対
直径）を持つ中空物品または複雑な形状を有する物品を
製造する方法を提供するものである。中空の製品を希望
したとすると、高いアスペクト比と、凹角形と、複雑な
形との少くとも１つを持つ管の製造を可能にする除去可
能な心棒／予備成形か用いられる。

（実　施　例）管または棒とすることができる中心コア部伺１０が示さ
れている。この中心コア部材にはある厚さの除去可能な
物質体１２が、浸漬、成形、注型または吹付けのような
適当な任意の手段により付着される。攬望によってはコ
ア部材１０を無くし、除去可能な物質体１２を成形など
により自身で形成できる。除去可能な物質体１２は、ア
メリカ合衆国ベンシルバニア州ベルフォンテ（Ｂｅｌ　
Ｉｅｆ’ｏｎｔｅ）所在のセｏ−メタル・プロダクツ（
Ｃｅｒｒｏ　Ｍｅｔａｌ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）により製
造されているセロ合金のような低融点・合金を使用でき
る。最終的な心棒を製造するために要する機械加工時間
を短くするために、コア部材ｌＯに−様な円筒形または
ブロック状の物質体１２を付着して粗心棒１４を製造で
きるが、付着される物質体１２を、第３図に示すように
、製造すべき最終製品の形に粗く形成する、ことが好ま
しい。

更に、物質体１２はそれの希望の形に注型または成形で
き、機械加工の必要性を解消する。物質体１２は容易に
機械加工可能であるから、粗心棒１４の物質体１２を希
望の形に機械加工して、第５図に示されているような完
成された心棒１Ｂを形成する。中心コア部材１０（また
は、中心コア部材を使用しない時は物質体１２の中心部
分）を、物質体１２を機械加工するために適当な旋盤に
取付けることができる。希望によっては、完成した心棒
■６に適当な障壁被覆すなわちレリーズ被覆を付着でき
る。

それから、完成した心棒１６をそれの長手軸を中心とし
て、中心コア部材１０を利用できるならば、その中心コ
ア部（第１口により回転させ、アークプラズマ吹付はガ
ン１８のような熱吹付は装置を回転している心棒１Ｂの
長手方向に沿って端から端へ移動させ、希望の厚さの形
成物２０が得られるまで吹付けを行う。いいかえると、
心棒１６の上に形成された吹付けられた層形成物２０に
より形成される複雑な形状を決定するのは、完成された
心棒１６の予備成形された外部輪郭である。希望によっ
ては、心棒物質体１２を早く融かすことがある熱の蓄積
を阻止するために、ノズル１９を通じて冷却空気を供給
できる。次に、吹付けられた組立体全体を、除去可能な
物質体１２を融かすのに十分な温度に加熱されている炉
の中に入れる。したがって、物質体１２は融けて、中心
コア部材１０と吹付けられた層１９の間から流れ去り、
吹付けられた層をそれ自体一体製品として残す。除去可
能な物質体１２を構成する材料としてセロ（ｃｃｒｒｏ
　）合金を用いる場合には、炉を約２０４℃（約４００
°Ｆ）まで加熱できる。残っている合金または被覆物質
は１０％の塩酸溶液を用いて、コールドブラッシングに
より、または他の適当な化学溶液を用いて、完成された
部品２２から除去できる。

第８図に示すように、アーク・アークプラズマまたは誘
導プラズマ吹付はガン１８から標的心棒２６に照射され
た粒子またはそれらの粒子のすぐうしろに集束させられ
るレーザ２４により、熱吹付は部分を磨くことができる
。熱吹付けは空気中、真空中、またはアルゴン、窒素ま
たはヘリウムのような不活性気体中で行うことができる
。また、マッグ（Ｍａｃｈ）　１またはフック２トーチ
を利用できる。

更に、アークプラズマ吹付は層の初めの層を形成するた
めにワイヤ吹付けまたはフレーム吹付けを使用すること
もでき、各種の組成の混合粉末をもちろん利用できる。

心棒１６（す中空または中実に作ることができ、コア部
材１０を用いる場合は、コア部材ｌＯはガラス、セラミ
ック、金属または木材のような適当な任意の材料で製作
できる。除去可能な物質体１２は硬いワックス、水溶性
ガラスまたは化学的に溶解可能なガラス、あるいはセロ
合金のような低融点・合金で製作できる。膨脂可能な心
棒でも可能なようである。物質体１２は注型、吹付け、
浸漬、スラッシュ成形または射出成形で形成できる。亜
鉛、亜鉛合金、硬質クロム、または無電解ニッケルを吹
付け、浸漬またはスパッタリングなどにより除去可能な
物質体に付着させて、物質体１２の表面を希望通りに調
整できる。被覆された低融点、・セロ合金は複雑な形に
機械加工することが容易で、約２０４℃（約４００°Ｆ
）またはそれ以下の温度というあまり高くない温度に加
熱することによって容易に除去できるから、セロ合金は
熱吹付けのための良い表面を成す。熱吹付は作業中に低
融点・合金心棒の表面を保持し、その表面の融解を阻止
するためには、亜鉛または亜鉛合金のような、融点がよ
り高い物質を被覆することが通常必要であることを本願
発明者は見出した。心棒に付むされた表面被覆は酸溶液
により、または高温度のか焼により除去できる。

吹付けられた層形成物２０から物質体１２を除去するた
めに、組立体全体を加熱炉の内部に希望の時間だけ入れ
ておいたり、組立体の表面だけを加熱することができる
。更に、先に説明したように、残っている物質を除去す
るために化学溶液を利用したり、電気化学的手段または
コールドブラッシングにより除去できる。予測されるで
あろうように、完成品２２に、プラズマ調整、ヒラピン
グ（ｈｊｐｐｌｎｇ　）　、プラズマ磨き、および炉凝
固のような表面密化作業を行うことができる。

本発明は、公知の製造方法では従来前ることができなか
った利点と機会を提供するものである。

すなわち、高いアスペクト比を持つ複雑な形状の物品を
製造することを本発明は可能とするばかりでなく、材料
の選択がほとんど限定されない。すなわち、アークプラ
ズマ吹付は法を用いることにより、融点を持つほとんど
全ての材料の付着を行うことができ、したがって製作さ
れた時の形そのままの製品が得られる。更に、表面ヒー
タまたは埋込まれたヒータ、熱障壁、構造的な剛性、お
よび導電性／電気絶縁性のような希望するほとんど任意
の機能を持たせるように利用される材料を選択できる。

熱吹付はガンの移動速度を変えることにより、同じ部品
中で厚肉構造と薄肉構造を得ることができ、かつ吹付け
られる粒子の組成を変えることにより、種々の表面に希
望の性質を持つ一体多層製品を製作することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で利用できる中心コア部材の平面図、第２図は第１図に示すコア部材の端面図、第３図は物質
が何首されている第１図に示すコア部材の部分断面平面
図、第４図は第３図に示すユニットの端面図、第５図は第３
図に示されているユニットから形成できる心棒の一態様
を示す部分断面図、第６図は第５図に示されている心棒
の熱吹付けを示す部分断面図、第７図はコア部材を除去した後に形成された中空製品を
示す略図、第８図は本発明の別の実施例を示す略図である。１０・・・コア部ｔオ　　　　１２・・・除去可能な物
質体１４・・・ｔ■心棒　　　　　１６・・・完成心棒
１８・・・吹付はガン　　　２０・・・製　品２２・・
・除去可能な物質　２４・・・レーザ図面≦・つ、：・
１；シ・：１客に変更な１−）Ｆｉｇ、　３　　　　　
　Ｆ々、４Ｆｉｇ、θ 昭和６３年１０月１７日

Claims

【特許請求の範囲】１）機械加工可能な材料の心棒体を供給する工程と、前
記材料を前記希望の形状を表す表面輪郭に形成する工程
と、前記表面輪郭に被覆を施す工程と、前記被覆された表面輪郭に希望の材料を熱吹付けする工
程と、を備えることを特徴とする希望の形状の物品を加工する
方法。２）中心コア部材を供給し、前記機械加工可能な材料を
その中心コア部材に付着する工程を含むことを特徴とす
る請求項１記載の方法。３）前記機械加工可能な材料を前記中心コア部材上に成
形する工程を含むことを特徴とする請求項２記載の方法
。４）輪郭が希望の形状の輪郭に大体似るようにして、前
記機械加工可能な材料を前記中心コア部材に付着する工
程を含むことを特徴とする請求項２記載の方法。５）前記心棒体の長手軸を中心として前記機械加工可能
な材料を回転させ、回転している前記材料を機械加工し
て希望の表面輪郭を形成する工程を含むことを特徴とす
る請求項１記載の方法。６）前記材料を機械加工して完成した心棒体を形成する
工程と、表面に被覆を施されている前記完成した心棒体
を前記中心コア部材を中心として回転させると同時に、
アークプラズマ吹付けガンを前記心棒体の長さ方向に移
動させて前記心棒体の表面輪郭上に希望の材料を所定の
厚さに付着して希望の形状の物品を形成する工程とを含
むことを特徴とする請求項１記載の方法。７）前記物品が製造されると同時にその物品を冷却して
前記心棒体の望ましくない融解を阻止する工程を含むこ
とを特徴とする請求項１記載の方法。８）前記アークプラズマ吹付けガンにより吹付けられた
粒子が回転している心棒上に当った時に、同時にそれら
の粒子をレーザでつや出しする工程を含むことを特徴と
する請求項１記載の方法。９）前記表面に熱吹付けする前に前記心棒体の前記輪郭
表面に物質の障壁層すなわちレリーズ層を付着する工程
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。１０）機械加工可能な容易に除去できる材料の前記心棒
体を形成する工程と、前記被覆された表面に希望の厚さ
に物質を熱吹付けた後で、それの内部から前記容易に除
去できる材料を融解および除去して、前記心棒とは別の
最終製品を形成する工程とを含むことを特徴とする請求
項１記載の方法。