JPH02251319A - 中空体の成型方法 - Google Patents

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〉 本発明は各種容器あるいは胴体等の如き中空体の成型方
法に関するものである。

〈従来の技術〉 従来からこの種中空体の製法は、ヘラ絞りやスピニング
加圧で薄板を回転させ乍ら成型する方法を採っている。

この方法で金型を用いる場合は、精密には出来るが金型
が必要で、しかも成型品を抜き出す為には、分割型それ
も相当に複雑な分割型が必要な事も多く、一方金型を使
わない場合は、比較的軟らかな素材しか適用出来ず、又
弾性変形が大きな素材では精密な寸法に仕上げる為には
その制御が複雑化する。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記従来の技術は、金型を用いる場合は、金型の製作に
費用がかかり、特に、金型を複雑な分割型にしなければ
抜き取りできない場合は多大の費用を要する。

又、時間の面でも、金型製作のための期間を要するので
ある。

得ようとする成型体が少数であれば、その費用、期間に
ついて、単位当りに所要費用、製作期間は更に大きなも
のになる。

高温での成型あるいは成型後の熱処理も、金型の変形、
金型と成型体の拡散接合等の問題点もあり、困難である
。

金型を用いない場合については、材質、寸法の制限があ
り、熱間での成型も長尺品では困難である。成型後の高
温での熱処理についても薄板成型品については特別な治
具を要する。

本発明は上述の欠点を解消し、金型を用いないにも拘ら
ず、金型を用いたのとほど近い精度で加工することが出
来、必要があればそのまま高温の熱処理も可能で、なお
かつ施行後に製品としての成型体を容易に取り出せるご
とき方法を提供することを目的とするものである。

く課題を解決する為の手段〉 上記本発明の目的は、次の手段を採用することによって
達成出来る。即ち、金属製筒状容器内に、流動可能な物
質の１種または２種以上を収納し、該容器の長手方向軸
を中心として自転させ乍ら、外側から局部加圧をし、そ
の局部加圧部を順次移動させ、該容器を所望形状に変形
させ中空体を得る成型方法。（以下第１発明とする）、
並びに金属製筒状容器の外側にケースを、同ケース内壁
と上記容器外壁との間に、流動可能な物質の１種または
２種以上を収納し、該容器の長手方向軸を中心として自
転さ一仕乍ら、容器の内壁側から局部加圧をし、その局
部加圧部を順次移動させ、該容器を所望形状に変形させ
中空体を得る成型方法。（以下第２発明とする）である
。

なお上記第１発明には芯材を有する様な実施態様も考え
られ、同じく第１，２及び３発明には端の盲部を丸（あ
るいはその他所望形状に変形せしめる様な実施態様も考
えられる。

なお、本発明での流動可能な物質とは、その実施時に固
体状態で流動すればどの様な物質でもよいので、実施時
の温度、圧力によって種々の物質を採り得るが、通常は
、金属、セラミック、ガラス、カーボン、プラスチック
、砂、並びにそれらの混合物を用い、形状については粒
状体が好ましい。

以下本発明を図面を参酌し乍ら詳述する。

本発明は、例えば第１図に示す如く、粉粒体１を金属（
合金も含む、以下間し）製容器２内へ収納し、それを第
２図に示す様に横置状で回転自在に保持し、以下の操作
を行うものであり、粉粒体１は本発明方法の全工程が済
んだ後には放出するものである。

第２図に示す様に横置状に、かつ回転自在に保持し、容
器２を自転させ乍ら、外周壁から小ローラー３等を用い
局部加圧し、その加圧部を順次容器の長手方向に沿い移
動させる事で例えば第３図に示す様に容器２を変形させ
る。この場合に、局部加圧する為の治具としては第２図
に示した小ローラー以外に、ヘラを用い押圧する又はハ
ンマー等で局部的に打圧する等の各種手段を採用する事
が出来、かつ又該加圧治具は１個に限らず複数個を適切
な位置に配し、同時使用することもある。又その局部加
圧は容器全体あるいは加圧部のみを加熱し熱間状態で行
う事もある。

次に第４図に示すのは、金属製容器２の内部に芯材４を
挿入し、該芯材４の外周と容器２の内壁とがどこでも略
同−寸法となる様に端部を溶接による仮止め等で固定し
、上記両者間の間隔に、粉粒体１を充填し、容器２の開
口端部を密閉し第２図で示したのと同様に小ローラー３
で局部加圧をしている状態を示すものであり、第５図は
中空状のケース５の中に、金属製筒状容器２を該容器２
の外周とケース５の中空部内壁との間隔がどこでも略同
−寸法となる様に挿入設置し、この両者間に粉粒体１を
充填し、粉粒体１が外部へ洩れない様に所要部所を密閉
し、容器２の内側から小ローラー３で局部加圧している
状態を示すものである。第４図及び第５図に示す様な方
式を採用すれば、芯材４の外側の容器２や、最内側の容
器２それ自体が所望形状に形成される事となる。その得
られる製品としは第３図で示した様に容器２の変形を部
所によって異ならしめた物は勿論、第６図に示す様に、
容器２の外径が、その部所により大きく異なる場合でも
、所望形状に変形せしめた容器２を現出出来るし、又第
７図に示す様に容器２の変形を多数箇所で現出する事も
出来るものである。

上記第２図、第４図及び第５図に示すいずれの方法にあ
っても、本発明方法では最初の粉粒体ｌの充填は容器２
あるいは容器２と芯材４やケース５との間の開口部を充
分に大きく取る事が出来る、更には容器２を粉粒体１の
充填の後に局部加圧処理によって縮径あるいは拡径し、
粉粒体ｌを締めるので最初の粉粒体の充填は相当にルー
ズでもよい事から非常に容易化される。

又容器２を最終的に各種形態に成型しようと思う場合で
も、最初に用いる容器２の形状は単純な筒状形状の物で
もよい。

本発明方法にあっては、粉粒体１を締め上げる事で結果
的に容器２を所望形態に成型する訳だが、小ローラー等
による局部加圧手段を採用するので処理効率が良い。又
最初に用いる容器２は単純形状で、しかも粉粒体ｌの充
填の仕方も例えば第１図に示す様に単純な方法であった
場合でも、局部加圧のやり方により、成型後の容器２の
部分的径を任意に変化させる事ができる。

次に、容器２又は容器２と芯材４やケース５との間に充
填された粉粒体ｌの、局部加圧処理中の挙動に関してで
あるが、本発明方法は粉粒体１の充填に際しては、それ
を特に圧力を掛けて送り込んだり、押込んだりするもの
ではないので、見掛は上では粉粒体ｌが−ばいに詰めら
れている様であっても、粉粒体１内に自然に生じる棚吊
り部等による空隙部、あるいは粉粒体１の充填時に上端
部に生じる避けられない空隙部がある為に、局部加圧時
に容器２を自転させていれば、粉粒体１は相当の範囲で
流動を起こし、成型終了時には部所による密度の不均一
さを解消出来るものである。

そしてこの現象は、最初に充填する粉粒体１を、それが
納められる空間の内容積よりも少容量入れておく事で一
層高められる。即ち、この場合は容器２を自転させれば
、粉粒体ｌは遠心力によって外側寄りの位置に移行せし
められ、又は所謂流動状態に置かれ、ある−定時間自転
を続ければ、粉粒体１の密度はその全域で軸方向には略
−様になり、局部加圧による容器２の変形に際しても粉
粒体１が移行し易いので容器２の変形が容易であると共
に、変形の最終仕上げの時点では局部加圧治具と容器２
を挟んで反対側に粉粒体１が存在するので容器の変化は
、加圧治具が作用する部所に局限され、しかも得られる
粉粒体の密度も全域を通し略−様となる為に成型精度が
高い。

そして本発明方法では、粉粒体ｌは圧密化されて締上げ
られた状態となっているので、その後に移動したり加熱
及び又は加圧する際にも粉粒体ｌは移動し難いのでこれ
らの操作時にも密度が不均一になる事もなく、結果とし
て変形された容器２の再変形が少ない。

又本発明方法に於いて、局部加圧時の容器２の自転はそ
の容器２の形状等を考慮し、横置状、縦置状あるいは装
置状とする。即ち、容器２がその長手方向に相当に長尺
である場合には、重力による粉粒体１の充填密度の変化
を軽減する意味からは横置状が好ましく、容器２が短尺
偏平状の場合には縦置でもさほど重力の影響はなく、自
転のさせ易さを考えるとむしろ縦置状の方が好ましいと
もいえ、従って対象とする容器２の形状や、得ようとす
る成型体の形状、更には自転のさせ易さを総合的に判断
し、横置、縦置あるいはその中間たる装置を適宜選択す
る様にする。

〈実施例〉 以下本発明方法の実施例について説明するが、本発明は
これらの実施例に限定されるものではない。

実施例１ この実施例１は、円筒状の軟鋼製容器（厚さ１ｍｍ内径
１５０ａａｍφＸ　５００ｍ［Ｉ＋）に、その内部空間
部の約８０％の容積を占める量だけの高炭素申合金鋼系
の粉粒体を入れ、その開口部を密閉し、回転装置上に横
置して、自転させ乍ら、容器外周から小ローラーを押圧
し局部的に絞り加圧を加え、それを容器全域に対し行っ
て成型体を得た。

実施例２ この実施例２は、実施例１と同じ素材、形状、寸法の容
器の一端開口部に、中央に１３０ｍＩＩｌφの開口部を
有する軟鋼製端板を当て、該端板の開口部に丁度入る外
径で長さが４９５ｍｏ＋の５４５Ｃ製の棒状芯材を準備
し、その芯材を一端外周が端板の開口部により支持され
、かつ芯材が容器の中央に位置する様に挿入し、端板の
外周と容器及び端板開口部を芯材との間を溶接により密
閉し、次いで容器の他端開口部から芯材外周の空間部に
、該空間部の８０％の容積量のジルコニア系粉粒体を充
填した。次いで容器他端開口部にも、上述の端板と同じ
端板を当接し、溶接付けした後、真空引きをなし密閉し
た。これを実施例１と同様に横置状にして自転させ乍ら
局部加圧し締り加工をなし、熱間等方圧加圧装置内へ入
れ、温度１０００”Ｃ１圧力１０００ｋｇ／ｃ＋ｆｌの
条件下で１時間保持後取出し、内部の粉粒体を除去した
。

実施例３ この実施例３は、５４５Ｃ製の円筒状母材（厚さ１０ｍ
ｍ、内径１５０−ｍｍ、長さ５００ｍａ＋）内に、軟鋼
製の容器（厚さ２ＩｎＩ１１、外径１２０口、長さ５０
０ｍｍ）を嵌入し、これらの両者間の空間部にその容積
の８０％の容積量をアルミナ系粉粒体を入れ、空間部の
両端を密閉し、内部を真空引きし、回転装置上に横置し
自転させ乍ら、容器の内壁面側から小ローラーを押圧し
、局部的な拡径加工を容器全域に渡って行った。次いで
実施例２と同様に熱間等方圧加圧装置により処理後、内
側の容器のみを残し、他は取外して成型された製品を得
た。

なお、上記実施例１〜３以外に行った他の実施例につき
図面を参酌し乍ら詳述すれば、第８図に示すのは、芯材
４の側周面のみならず、丸形状の先端面部分の容器２を
も変形した例であり、次に第９図に示すのは芯材４の外
側に配した容器２の中央部を両端よりは小径状としたも
の、第１０図に示すのは、ケース５の内部空洞部の中央
に他の部所よりも大きな径の空洞部がある場合の例で、
容器２の中央部分のみをその空洞部の形状にあわせて変
形させた例である。

なお上述の如く、粉粒体１は、局部加圧治具で容器２を
局部変形する際のいわば裏当てに相当する様な役割を奏
するものであるから、ある程度硬質で変形終了後引続き
熱処理を行う場合、その熱処理温度で焼結や容器に焼き
付かない様な素材を選ぶ事は勿論であるが、連続的局部
加圧変形の最後の仕上げ段階にあっては、ある程度強く
押圧すれば多少変形（塑性及び弾性変形）した方が好ま
しい様な場合もある。

この方策の１つとしては、単一の粉粒体よりもむしろ剛
性体と変形可能な粉粒体とを適当な割合で混ぜ合わせた
粉粒体を用いる事もある。

〈発明の効果〉 以上述べて来た如く、本発明方法は、金型を用いないに
も拘らず、金型を用いたのと同様の精度で、しかも操作
は非常に簡単に行える。

又施工後の粉粒体や芯材の除去が容易で、かつ必要に応
じては、粉粒体や芯材があるま一熱処理、オートクレー
ブ処理等の加圧熱処理を行う事も出来るので、容器２の
特性を向上させる及び又は回復させる事も出来る。なお
従来方法では、は〜゛無理あったソロパンの玉型的異型
品や長尺小径品等にも容易に適用可能である。

なお本発明は、まず１個の容器を成型し、その上に更に
もう１枚重ねて・・・という事を繰返す事も出来るし、
熱処理中に冶金的（拡散）接合をなす事も可能である等
種々の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法で粉粒体のみを容器内に収納する状
態の説明図、第２図は同局部加圧工程を示す説明図、第
３図は同得られた成型品の説明図、第４図は芯材と容器
間に充填した粉粒体を局部加圧している状態の説明図、
第５図は母材中空部内壁に粉粒体を装着塊成化している
状態の説明図、第６図〜第８図はそれぞれ本発明で得ら
れる製品の形態を示す説明図、第９図及び第１θ図はそ
れぞれ本発明の他の実施例を示す説明図。 第１図 第３図 第 図 とシ 話） 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属製筒状容器内に、流動可能な物質の一種または
   ２種以上を収納し、該容器の長手方向軸を中心として自
   転させ乍ら、外側から局部加圧をし、その局部加圧部を
   順次移動させ、該容器を所望形状に変形させ中空体を得
   る成型方法。 ２、金属製筒状容器内に、中空あるいは中実の芯金を、
   同芯材と上記容器内壁との間に、上記流動可能な物質が
   少なくとも流動出来る間隙を持つ状態下に収納すること
   を特徴とする請求項１に記載の成型方法。 ３、金属製筒状容器の外側にケースを、同ケース内壁と
   上記容器外壁との間に、流動可能な物質の１種または２
   種以上を収納し、該容器の長手方向軸を中心として自転
   させ乍ら、容器の内壁側から局部加圧をし、その局部加
   圧部を順次移動させ、該容器を所望形状に変形させ中空
   体を得る成型方法。 ４、金属製筒状容器の一端のみが開口しており、他端が
   盲部となっている如き形状をしており、該盲部側に所要
   形状の裏当てを行うことを特徴とする請求項１〜３に記
   載の成型方法。