JPH04238872A - 耐熱材料からなる部材の熱間プレスを行うための複合材料製成形装置 - Google Patents

耐熱材料からなる部材の熱間プレスを行うための複合材料製成形装置

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JPH04238872A
JPH04238872A JP3026380A JP2638091A JPH04238872A JP H04238872 A JPH04238872 A JP H04238872A JP 3026380 A JP3026380 A JP 3026380A JP 2638091 A JP2638091 A JP 2638091A JP H04238872 A JPH04238872 A JP H04238872A
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Joel M D Benoit
ジヨエル・ミシエル・ダニエル・ブノア
Gilles J M Bessenay
ジル・ジヤン−ミシエル・ベセナイ
Daniel G Girault
ダニエル・ジヨルジユ・ジロ
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Safran Aircraft Engines SAS
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Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
SNECMA SAS
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C04B35/83—Carbon fibres in a carbon matrix
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/02—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein a ram exerts pressure on the material in a moulding space; Ram heads of special form
    • B28B3/025—Hot pressing, e.g. of ceramic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B7/00—Moulds; Cores; Mandrels
    • B28B7/40—Moulds; Cores; Mandrels characterised by means for modifying the properties of the moulding material
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐熱材料からなる部材
の熱間プレスを行うための複合材料製成形装置に係わる
。
【０００２】
【従来の技術】耐熱材料特に複合耐熱材料からなる部材
、より特定的には航空機用エンジンに使用されるセラミ
ック材料の部材を成形するための公知の方法は通常、高
温プレス炉内で実施し得る熱間プレス操作を含む。この
操作に使用される炉は輻射式加熱又は誘導式加熱を行う
ための様々な加熱手段を具備し得、任意にサセプタ（ｓ
ｕｓｃｅｐｔｅｕｒ）も含み、熱が外側から中心に向か
って伝搬される。
【０００３】いわゆるプレスアセンブリは通常、製造す
べき部材のブランクを２つのマトリックス（型）の間に
配置するモノブロック構想に従って形成される。マトリ
ックスは、真空下もしくは中性雰囲気下で例えば１２０
０°Ｃ〜２２００°Ｃの温度で使用しなければならない
場合にはグラファイトで製造される。しかしながら、耐
熱材料の高温（例えば１４００°Ｃ）加熱試験では、部
材の外縁部と中心との間に２００°Ｃを越える温度差が
観察され得る。この径方向熱勾配は通常、製造すべき部
材の質を低下させる。断熱（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）によ
って温度を均一化させようとするとサイクル時間が過剰
に長くなり、いずれにしても材料によっては、油焼き入
れした状態と等価の状態を得るために必要なプレス後の
冷却速度、即ち約１２００°Ｃ／時にも及ぶことのある
冷却速度が得られなくなる。
【０００４】この冷却速度を守るには、中にブランクを
配置して前述のごときプレス炉のマトリックスの間でプ
レス処理を行うのに適した別個の成形型を用意する。こ
のようにすれば、プレスされた材料が入っている成形型
を炉から取り出して急冷することができる。
【０００５】例えば、ＳｉＣ繊維とガラスマトリクスと
を含むタイプの複合セラミック材料からなる部材を対応
する温度範囲及び製造条件（真空下又は中性雰囲気下）
で成形するための現在公知の方法は、マトリックスの他
に別個のグラファイト製成形型を使用する。実験の結果
、この場合も特に外縁部と中心との間の径方向熱勾配が
過大であり、所期の基準を満たす部材の製造には適して
いないことが判明した。
【０００６】仏国特許ＦＲ−Ａ−２　　５３２　　５８
５号には、熱間プレスに使用される成形型の温度を均一
にするための温度制御方法の一例が開示されている。し
かしながら、この方法は進行波界発生器による加熱手段
に接続された導電材料製の成形型を使用するため、特に
本発明の範囲外のゴム類の場合には、主に製造される部
材の特性及び製造時の熱条件に鑑みて低温でしか適用で
きない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述のごとき使用条件に
適合し、公知の装置の欠点をもたない熱間プレス用成形
装置は、構成部材の少なくとも１つが熱伝導率の高い長
い繊維例えば炭素ベースの繊維を含む耐熱性複合材料か
らなり、特に製造すべき部材が軸対称形の場合には、前
記繊維が加熱手段に暴露された成形すべき部材の縁部か
ら該部材の中心に向けて熱を伝達するように配向され、
この繊維の配向が更に、圧縮応力に適した機械的強度を
前記構成部材に与えるべく考慮して決定されることを特
徴とする。
【０００８】有利には、部材の外縁部から最も離れた部
材領域の冷却を促進するために、熱間プレスした部材の
冷却時にも前記構成部材を使用する。
【０００９】前記構成部材は、いわゆる成形型か、又は
等方性タイプの一般的成形型と協働する中間部材である
と有利である。
【００１０】
【実施例】本発明の他の特徴及び利点は、以下に添付図
面に基づいて説明する本発明の熱間プレス成形型の製造
方法及び使用実施例で明らかにされよう。
【００１１】図１に示した熱間プレスアセンブリ１は、
特に複合セラミック材料の部材、例えばガラスマトリク
ス中にＳｉＣ繊維を含む複合材料からなり航空機用エン
ジンの高温部で使用される部材の成形操作に使用される
。このアセンブリは加熱手段２と協働し、ジャッキ式プ
レス手段３を含む。このプレス手段は断熱部材４と協働
してマトリックス５に作用する。マトリックス５の間に
は製造すべき部材のブランク７を収容したプレス型６が
配置されている。
【００１２】本発明の第１実施例ではその特徴として、
プレス型６を異方性熱伝導特性を有する材料で形成する
。例えば、前述のようにガラスマトリクス中にＳｉＣ繊
維を含む複合材料の部材を成形する場合には、プレス型
の材料として特に、炭素マトリクス中に炭素繊維を含む
炭素／炭素タイプの複合材料を使用し得る。このように
すると、材料の層（ｓｔｒａｔｅｓ）と平行な方向の熱
伝導率がこれと直交する方向の熱伝導率の１００倍にな
り得る。図２は、軸対称形の偏平プレート状部材の成形
に使用されるプレス型の一例を示している。このプレス
型６ａでは繊維８が前記プレートの平均平面と平行に配
向されている。このような型６ａの材料の構造を二次元
構造と称する。型６ｂには、図３に示すように、より複
雑なｎ次元構造の材料を使用することもできる。いずれ
の場合も熱伝導性繊維８の配向は、図４の軸対称形部材
の成形に使用されるプレス型６ｃが示すように、製造す
べき部材の特定の形状に適合させ得る。いずれの場合も
熱は、プレス型６を構成する材料の熱伝導の異方性によ
って、加熱手段２から成形すべき部材の最も遠い領域に
向けて優先的に伝搬される。部材の冷却時にも同じ現象
が起こり、型からの熱の奪取が部材の外縁部から最も離
れた領域から優先的に行われる。
【００１３】使用条件に応じて従来の型、特に等方性材
料を用いた型を使用することが望まれる場合に適用する
のが好ましい本発明の第２実施例では、成形装置の中間
部材、例えば図５に示す成形装置のマトリックス１０５
を、図１〜図４に示した第１実施例のプレス型６と同様
の構造にする。この場合は、前記中間部材１０５が規則
的な熱伝導率を有し、熱伝導性耐熱繊維を含む複合材料
で形成される。前記繊維はこれら繊維より小さい熱伝導
率を有する耐熱性マトリクス中に配置され、熱が部材の
外縁部からそこから最も遠い部材領域に向かう優先方向
に従っていずれか一方に伝搬されるように配向される。 前述のごとく、このような構成にすると部材製造中のい
ずれの時点でも、加熱又は冷却が部材７全体にわたって
均一になる。
【００１４】特に図２、３及び４に示した実施例のいず
れを使用しても、繊維８の配置及び配向の選択は必ず、
成形操作時の圧縮応力に適した部材６ａ、６ｂ、６ｃ又
は１０５の機械的強度を考慮して行う。この機械的条件
と所期の熱伝導要件は前述のようにバランスよく満たさ
れることが望ましい。
【００１５】前述のごとき本発明の成形装置の成形型又
は中間部材は加熱及び熱間プレス操作時及び冷却時の成
形部材の熱の不均一性を低下させるため、完成部材の材
料が部材全体にわたって均一なミクロ構造を有すること
になる。また、製造中の熱勾配が制限されるため、完成
部材の材料中の残留応力も減少する。
【００１６】以上説明してきた本発明の成形装置の成形
型又は中間部材は公知の方法、特に糸を巻く、フィラメ
ントを巻付ける又は組織を積重する等の方法によって形
成し得る。
【００１７】中性雰囲気又は真空下で熱間プレス操作を
行うための型の製造に使用されてきた炭素／炭素タイプ
の複合材料（任意にグラファイト又は熱分解グラファイ
トを含む）以外に、酸化性又は還元性雰囲気で使用する
場合には、酸化防止用含浸処理及び／又は例えばＳｉＣ
タイプの耐熱材料での蒸着処理にかけた炭素／炭素タイ
プの複合材料、又はＳｉＣタイプの耐熱材料中に炭素繊
維を含む複合材料を使用することもできる。この材料は
、より一般的には、用途及び所期の使用条件に応じて、
熱伝導性のある長い耐熱性繊維と非酸化性マトリクスと
を含む任意の複合材料から選択し得る。前記繊維の配向
は、本発明の前述のごとき特定の方法に従って行う。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の成形装置を含む熱間プレ
スアセンブリを簡単に示す説明図である。
【図２】本発明の熱間プレス型の一実施例を簡単に示す
断面図である。
【図３】本発明の熱間プレス型の別の実施例を簡単に示
す断面図である。
【図４】本発明の熱間プレス型の別の実施例を簡単に示
す断面図である。
【図５】本発明の第２実施例の成形装置を簡単に示す部
分断面図である。
【符号の説明】
２　　加熱手段 ３　　プレス手段 ５　　マトリックス（型） ６　　プレス型

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】耐熱材料からなる部材の熱間プレスを行う
    ための成形装置であって、構成部材の少なくとも１つが
    熱伝導性のある長い耐熱性繊維を含む耐熱性複合材料か
    らなり、前記繊維が、この繊維よりも熱伝導性の小さい
    耐熱性マトリクス中に、成形すべき部材の外縁部からそ
    こから最も離れた部材領域に向けて熱を１つの方向又は
    逆の方向に伝達するように配向されており、そのためい
    ずれの時点でも加熱又は冷却が部材全体にわたって均一
    に行われ、前記繊維の配向が更に、圧縮応力に適した機
    械的強度を前記構成部材に与えるべく考慮して決定され
    ていることを特徴とする耐熱材料からなる部材の熱間プ
    レスを行うための成形装置。
  2. 【請求項２】材料が炭素マトリクス中に炭素繊維を配置
    した複合材料である請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】材料がＳｉＣタイプの耐熱マトリクス中に
    炭素繊維を配置した複合材料である請求項２に記載の装
    置。
  4. 【請求項４】前記構成部材が特定の雰囲気下、特に酸化
    性雰囲気下での使用に適した保護被覆を含む請求項１か
    ら３のいずれか一項に記載の装置。
  5. 【請求項５】前記構造を有する前記構成部材が成形すべ
    き部材と直接接触する別個の型である請求項１から４の
    いずれか一項に記載の装置。
  6. 【請求項６】前記構造を有する前記構成部材が、一般的
    な等方性材料で形成された型と直接接触する中間部材で
    ある請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
JP3026380A 1990-02-23 1991-02-20 耐熱材料からなる部材の熱間プレスを行うための複合材料製成形装置 Expired - Lifetime JPH0751286B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9002237 1990-02-23
FR9002237A FR2658753A1 (fr) 1990-02-23 1990-02-23 Dispositif de moulage en materiau composite pour le pressage a chaud de pieces en materiau refractaire.

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Publication Number Publication Date
JPH04238872A true JPH04238872A (ja) 1992-08-26
JPH0751286B2 JPH0751286B2 (ja) 1995-06-05

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US (1) US5114332A (ja)
EP (1) EP0443950B1 (ja)
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DE (1) DE69100855T2 (ja)
FR (1) FR2658753A1 (ja)

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