JPH03277704A - 通電焼結システム及び焼結シエル - 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」 この発明は金属、希土類、叉はセラミックの粉末をダイ
に入れ、パンチで加圧しながら粉末に通電して加熱し焼
結する通電焼結システム及び焼結シェルに関する。

「従来の技術」 焼結する粉末と、この粉末を充填するダイと　このダイ
内の粉末を加圧し通電するパンチと、このパンチを加圧
し通電する電極は水平な端面を有しその水平な電極の端
面の平行度をねじ又は楔等で調整するようにし、その電
極に高周波振動をうえたりする。そして、その一対の電
極のうち上の電極を移動し且つ前記パンチを加圧してい
る間にその加圧力を任意に変化することができる加圧装
置と、この加圧装置による加圧力を検出する圧力センサ
と、この圧力センサで加圧装置によるパンチの加圧力を
検出しながら前記ダイ内の粉末間に通電する電源を制御
する制御装置と、この制御装置で制御する電源が、軽く
加圧している前記グイ内の粉末間にパルス放電を生じさ
せるパルス電源と、このパルス電源によるパルス放電の
後に加圧装置で加圧力を制御しながら粉末の温度を制御
する直流を印加する直流電源とからなるものである。そ
して、この電源から前記移動する電極に通電する端子は
電極と平行な端子バーと開閉する端子片を有するもので
あって、焼結作業をする所を真空にしたりするチャンバ
は電極と共に移動し且つその移動する電極とは別に設け
た移動装置で移動することができる８水平な接合面を有
し、そのチャンバと前記移動し、かつ、端面の平行度を
調整する為に揺動する電極とを気密に保つにはへローズ
のシール装置を備え、その、前記チャンバの接合面と接
合してチャンバ内を真空にしたりガスを供給したりする
装置を接続するチャンバ受は台とを設けたものを特願平
２−２３９６２号に提示した。

「発明が解決しようとする課題」 しかし、この従来装置はチャンバとチャンバ受は台とを
焼結装置に設けた為に、焼結装置ごとに真空装置やガス
供給装置を備えなければならなかった。そして、チャン
バ内を真空にしたり、ガスを供給したりするのには時間
がかかり、その間は焼結作業を中止しなければならず、
チャンバ内訃真空にしり、ガスを供給したとしても、焼
結能力を上げる為にダイ内の粉末部分が充分に真空にな
る等チャンバ内の雰囲気と平衡を保つ前に焼結作業を開
始してしまうと云う問題点があった。この発明は、その
欠点を除いた放電焼結システム及び焼結シェルを提供す
ることを目的としてなさだものである。

「課題を解決するための手段」 上述の目的を達成する本発明の放電焼結システムは、焼
結する粉末を充填したダイとパンチとを加圧し通電する
ことが出来る焼結シェルに封入するグイ封入部と、この
ダイを封入した焼結シェル内を真空にしたり気体を供給
したりして焼結シェル内の雰囲気を調整する雰囲気調整
部と、この雰囲気調整部で周囲の雰囲気を調整した焼結
シェル内にあるダイに充填した粉末を焼結する一台又は
複数台の焼結部と、この焼結部で焼結作業をした後の焼
結シェル及び焼結品を冷却するン令却部と、ｆ。

結シェル内のダイを取り呂すダイ取り畠し部と前記ダ、
イ封入部と雰囲気調整部と焼結部と冷却部とダイ取り出
し部とに焼結シェルを搬送する搬送手段とからなるもの
であり、この放電焼結システムに使用する焼結シェルは
、底に通電板を備え。

且つ気体の供給排気口を有する本体と、上部に通電板を
移動可能に支持し、且つ気ぎを保つようにした蓋とから
なるものである。

「作　用」 焼結部とは別に、充分に整備された処で、シェルにダイ
を封入し、且つ、内部の雰囲気を調えたシェルを焼結能
力に応じた焼結部に搬送して焼結した後に、焼結部から
搬出し、別の処に設けた冷却部で冷πし、シェルからダ
イを取り比して焼結作業を終わる。

「実施例」 この発明を例示した図にもとすいて説明する。第１図は
本発明の放電焼結システムの概念図で、素材貯蔵部１は
焼結する粉末が、公知の棚に分類保存されていて、制＠
装置の指令によって計量し搬出する。タイ、パンチ貯蔵
部２には粉末を充填するダイとこのダイ内の粉末を加圧
し通電するパンチが、やはり公知の棚に分類整理して保
存されていて、制御装置の指令によって選択し、搬出す
る。シェル貯蔵部３は焼結する粉末を充填したダイとパ
ンチとを加圧し通電することが出来る焼結シェルが、や
はり公知の棚に分類整理して保存されていて、制御装置
の指令によって選択し、搬出するようになっている。こ
こに保存されている焼結シェル４は第２図、第３図に示
すように１本体７の底に、絶縁材６を介してプレート８
で取り付けた通電板５を備え、且つ、この本体７には、
気体の供給口９，１０と排気口１１とを備え、更に、熱
電対１２の端子１３を備えている。この外に１図示して
いないが、透明な窓を設けて赤外線を利用した温度計が
使用８来るようにしである。この本体７の上部にはシー
ル１４を設け、底にはガイド面１５．１６を設けて本体
７の位置等を定めるのに用いる。

蓋１７の上部には、絶縁材１８を介してプレート１９と
ベース板２０とを絶縁ブツシュ２１を通したポルト２２
でしめることによって通電板２３ヲ一体的に固定し、そ
のベース板２０と蓋１７とをベローズ２４の両端にそれ
ぞれ密着させることによって通電板２３を移動可能に支
持し、且つ、気晋を保つようにした。そして、ポルト２
５等を使って蓋１７を本体７に取り付けて１通電板５と
通電板２３との間で、粉末２６を入れたダイ２７．　／
＜ンチ２８及びスペーサ２日を挟むのであるが　そのと
きに、蓋１７とベース板２０の突部３０との間に設けた
スプリング３１０弾力をベローズ２４の弾力にだすよう
にしてもよい、又、供給口９，１０かもアルゴンガスや
窒素ガス等を供給して加圧する時には、ラチェットを構
成するベース板２０の爪部３２に歯板３３をバネ３４の
弾力で噛み合わせて通電板２３が膨脹しないように固定
するようになっている。尚３７は位置決め用のビンであ
る。このようにダイ封入部３５でダイ、パンチ貯蔵部２
とシェル貯蔵部３からダイ封入部３５に搬送してきた焼
結シェル４に粉末２６、ダイ２７．バンチ２８及びスペ
ーサ２９を封入した後に搬呂して、雰囲気調整部３６に
搬送し　そこに装備しである公知の真空装置を排気口１
１に接続して焼結シェル４内を真空にしたり、ガス供給
装置を供給口９、ＩＯに接続して焼結シェル４内に必要
なガスを充填する。このように雰囲気調整部３６で内部
の雰囲気を調整した焼結シェル４を焼結する能力に応じ
た焼結部３８に搬送して焼結するのであるが、その焼結
部３８の焼結装置を第４図及び第４図の焼結装置の側面
を示す第５図にもとずいて説明する。

みそ形鋼の一対の柱３９の上下に、やはり、みぞ形鋼の
ビーム４０．ビーム４１を柱３９を貫通した軸４２とポ
ルト４３とで固定する、その内、上のビーム４０は軸４
２を穴４４に差し換えることによって、高さを変えるこ
とが出来るようになっている。柱３９の下には山形鋼の
足４５を溶接し、これにねじこんだポルト４６で柱３９
が鉛直に豆つように調整する。ビーム４０の中央に油圧
シリンダ４７をポルト等で固定し。

そのピストンロット４８の先端に、拡張接手４９でベー
ス５０を固定する１台５１には、テフロン等の絶縁材５
２を介してフランジ５３を固定し、このフランジ５３に
電極５４をナツト５５で絞めて保持する。そして、この
電極５４に固着した端子５日の他端部には電極５４と平
行に端子バー５７を固定し、この端子バー５７が電極２
０と共に移動するときには慴動することが８来る程度に
スプリング５８の弾力で接触するカーボンの端子片７５
を通してパルス電流や直流電流を供給するようになって
いる。又、電極５４，６０を超音波振動させて、電流に
よる粉末の活性及び焼結の他に超音波による振動エネル
ギイを粉末に与えてこれを活性化し焼結する為に、電極
５４及び６０に図示していないが超音波振動子で振動を
与えてもよい。一方台７１にはテフロン等の絶縁材６２
を介してフランジ６３を固定し、このフランジ６３に電
極６０をナツト６４で固定してあり、その電極６０に固
着した端子６５を通してパルス電流や直流電流を供給す
る。

電極５４．電極６０を取り付けた台５１．６１はいずれ
もポルト６もでベース５０、６１に取り付けるのである
が、そのさいに、少なくとも３本以上あって、それを等
分に配置したポルト６７で突っ張り、電極５４の端面６
８と、電極６０の端面６９とが平行になるように調整し
てナツト７０で固定する。いま、電極５４の端面６８と
、電極６０の端面６９とが平行になるように調整るのを
ポルト６７でおこなったが、これを図示していないが楔
等を利用しておこななうことも出来る。又、電極５４．
８０の中には水を通して冷却するようになっている。そ
して、電極６０の端面６９より少し高い位置にガイド面
７１を有するガイド７２をスプリング７３の弾力で支持
し、そのガイド７２とスプリング７３とを柱３９に取り
付けたガイド支持７４で支持する。これによって、ガイ
ド面７１に沿って送り込んだ焼結シェル４を電極５４で
加圧したときに焼結シェル４の通電板５が電極６０に接
触することが出来るようにしである。又、ガイド支持７
４には図示していいないが、焼結シェル４の端子１３に
接合する温度検出装置のソケットを設け、焼結シェル４
内や温度やダイ２７の温度を熱電対１２などの温度セン
サによって検出し、その検出信号を制御装置７５に送り
、その信号を受けた制御装置７５は直流電源を制御して
電極５４、電極６０に供給する電流を変えたりする。更
に、供給口９．】０や排気口】１に接合するカンプリン
グを設けてこの場所でも給排気が出来るようにしてもよ
い、電極５４を移動する油圧シリンダ６５に接続する油
路７６、７７はそれぞれ途中で分岐して、油路７６はセ
ンターブロックの切換弁７８．７９を通してタンク８０
に通じる。油路７７の分岐した一方は、切換弁７８を通
して、低圧で流量の多いいポンプ８１につながり、この
ポンプ８１はモータ８２にカップリング８３で結合して
駆動する。なお８４はリリーフ弁、８５はフィルタであ
る。そして。

油路７７の分岐した他方は、切換弁７９を通してシリン
ダ８６につながり、このシリンダ８６にロット８７を挿
入する。そのロット８７の挿入、引き戻しは。

ロット８７のネジ部８８にナツト８９を嵌め、そのナツ
ト８９を滑りキー９０を介してナツト回し９１を回動す
ることによって行なう、ナツト８９はナツト回し９１の
中で軸方向に動くことが出来るように支持してあり、ナ
ツト８９の一方は丸ナツト９２に当たり、他方は皿バネ
９３に当たっているから、シリンダ８６の油は皿バネ９
３の撓みに応じた弾力で加圧されることになっている。

そのナツト回し９１の端はスラストベアリング９４を当
て、減速機９５の軸に結合し。

その減速機９５はクラッチ９６とパルスモータ、ＤＣモ
ータ、ブレーキ付きのモータ等のモータ９７とを直列に
つなげてナツト回し９１を回動する。そして、そのモー
タ９７は油路７７に設けた圧力センサ９８．又は、ビー
ム４１に設けた圧力センサ９９の検出出力を入力した制
御措置７５によって駆動する。１００は流量制御弁であ
る。

いま第４図の状態から、切換弁７８とモータ８２とを作
動すると１作動させない切換弁７９はブロックされてい
るがら、ポンプ８１が吐出する油はピストンロット４８
を早く移動し、電極５４で焼結シェル４及びダイ２７内
の粉末２日ヲ低圧で加圧する。この圧力は油路７６に設
けた圧力センサ９８又はビーム４１の下に設けた圧力セ
ンサ９９で検出し、所定値になった処で切換弁７８とモ
ータ８２との作動を停止し、次ぎに切換弁７９とモータ
９７とを駆動することによって、ナツト回し９１でロッ
ト８７を押し畠す方向に回動すると、ナツト８９は丸ナ
ツト８８から離れて皿バネ９３の弾力でロット８７を押
し出しシリンダ８６内の油を加圧し、その加圧力に応じ
た圧力でピストンロット４８を押す。この時の油の流量
は粉末２６の収縮に追従するだけであるから極めて僅か
であり、その時の流速は皿バネ９３の撓みの変化による
から極めて速い。こうして焼結が終わったところで切換
弁７９の作動を停止して油路をブロックし、モータ９７
を逆転すると、ロット８７は逆止弁１０１を通してンク
８０内の油をシリンダ８６に吸入して次ぎの加圧準備を
する０次ぎに、切換弁７８′？！−切り換え、モータ８
２を作動することによって、電極５４を焼結シェル４か
ら離して焼結作業を終える。この焼結作業の時には焼結
シェル４に空気や水をかけて冷やすようにしてもよい。

このまうにして焼結を終えた焼結シェル４を焼結部３８
から取り出し、冷却部１０２ｔＩ１１人して、焼結シェ
ル４内の温度を熱電対１２等で検出しながら公知の水又
は炭酸ガスを利用した冷却装置で冷却する。

その後、焼結シェル４を冷却部＋０２から搬出しダイ取
出部１０３Ｆｌ＆人して、そこで焼結シェル４を開いて
中の焼結品を取り出す。

以上述べたように素材貯蔵部１からダイ取出部Ｉ０３ま
で搬出、搬入をする搬送ｆ段＋０４には公知の自動搬送
車、コンベア装置、ロボットの外に人による搬送車など
を利用することが出来る。

「発明の効果」 この発明によれば、焼結部と焼結シェルとを別にして、
充分に整備された処で焼結シェル、にダイを封入し、充
分に整備された雰囲気調整部で焼結シェル内部の雰囲気
を調え、雰囲気を粉末の中まで平衡にした焼結シェルを
焼結能力に応じて造った大小の焼結装置を備えた焼結部
に搬送して焼結した後に、焼結部から搬出し、別の処に
設けた冷却部に搬送して冷却し、ダイ取出部でシェルか
らダイを取り比して焼結作業を終えることが出来たこと
から、所定の時間内に従来より多く　しかも品質の良い
焼結品を得ることが出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の放電焼結システムの概念図　第２図は
焼結シェルの断面図、第３図は第２図のＡ矢視図、第４
図は焼結装置の図、第５図は焼結装置の側面図である。 ４・・・焼結シェル、５・・・通電板、７本体、９．１
０・・・供給口　１１・・・排気口、２３・・・通電板
、２６・・・粉末２７・・・ダイ　２８・・・パンチ、
３５・・・ダイ封入部　３６・・・雰囲気調整部、３８
・・・焼結部、１０２・・・冷却部、ＩＯ２・・・ダイ
取出部、ＩＯ２・・・搬送ｆ段。 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、焼結する粉末を充填したダイとパンチとを加圧し通
   電することが出来る焼結シエルに封入するダイ封入部と
   、このダイを封入した焼結シエル内を真空にしたり気体
   を供給したりして焼結シエル内の雰囲気を調整する雰囲
   気調整部と、この雰囲気調整部で周囲の雰囲気を調整し
   た焼結シエル内にあるダイに充填した粉末を焼結する一
   台又は複数台の焼結部と、この焼結部で焼結作業をした
   後に焼結シエル及び焼結品を冷却する冷却部と、焼結シ
   エル内のダイを取り出すダイ取り出し部と前記ダイ封入
   部と雰囲気調整部と焼結部と冷却部とダイ取り出し部と
   に焼結シエルを搬送する搬送手段とからなる通電焼結シ
   ステム。 ２、底に通電板を備え、且つ気体の供給排気口を有する
   本体と、上部に通電板を移動可能に支持し、且つ気密を
   保つようにした蓋とからなる焼結シエル。