JPH05125404A - アイソスタテイツク成形法 - Google Patents
アイソスタテイツク成形法Info
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- JPH05125404A JPH05125404A JP31844991A JP31844991A JPH05125404A JP H05125404 A JPH05125404 A JP H05125404A JP 31844991 A JP31844991 A JP 31844991A JP 31844991 A JP31844991 A JP 31844991A JP H05125404 A JPH05125404 A JP H05125404A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B30—PRESSES
- B30B—PRESSES IN GENERAL
- B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
- B30B11/001—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a flexible element, e.g. diaphragm, urged by fluid pressure; Isostatic presses
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- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 成形される成形物の密度をインシチュ測定−
制御する事のできるアイソスタティック成形法。 【構成】 この方法は加圧容器中の流体媒質中に浸漬さ
れた粉末装入物を含みまたは含まない型組立体の重量を
秤量する事によって実施され、後者の重量は、加圧容器
外部の型組立体の重量と、加圧容器中の型組立体の浮力
との差によって決定される。
制御する事のできるアイソスタティック成形法。 【構成】 この方法は加圧容器中の流体媒質中に浸漬さ
れた粉末装入物を含みまたは含まない型組立体の重量を
秤量する事によって実施され、後者の重量は、加圧容器
外部の型組立体の重量と、加圧容器中の型組立体の浮力
との差によって決定される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アイソスタティック成
形の分野に関するものであり、特に金属、炭素、または
セラミックスの粉末粒子を均一な特定密度の濃密化され
たコンパクトな成形物状にアイソスタティック成形する
ための改良法に関するものである。
形の分野に関するものであり、特に金属、炭素、または
セラミックスの粉末粒子を均一な特定密度の濃密化され
たコンパクトな成形物状にアイソスタティック成形する
ための改良法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】アイソスタティック成形は、理論値に近
い密度を得るに十分な圧力をもって粉末組成物をコンパ
クトな形状に濃密化するためのプレス法である。単方向
の高い生密度を得るために適当な流体媒質、好ましくは
液体を通して作用する圧のもとに粉末および粒状物質を
濃密化する。
い密度を得るに十分な圧力をもって粉末組成物をコンパ
クトな形状に濃密化するためのプレス法である。単方向
の高い生密度を得るために適当な流体媒質、好ましくは
液体を通して作用する圧のもとに粉末および粒状物質を
濃密化する。
【０００３】先行技術のアイソスタティック成形法は、
他のいずれの特性よりも密度がプレス成形物の最終的機
械特性と物理特性に影響する事を認めている。密度は、
生状態および最終焼結状態のコンパクトなビレットの強
度特性と物理特性を決定する。現在の方法においては、
成形操作中に圧力目標値を設定しこの圧力目標値が得ら
れるまでプレスの加圧速度を制御する事によって、圧縮
成形物の生密度レベルが間接的に制御される。第２の方
法は、圧縮−充填工程における温度制御、保持時間制御
および減圧制御を含む。
他のいずれの特性よりも密度がプレス成形物の最終的機
械特性と物理特性に影響する事を認めている。密度は、
生状態および最終焼結状態のコンパクトなビレットの強
度特性と物理特性を決定する。現在の方法においては、
成形操作中に圧力目標値を設定しこの圧力目標値が得ら
れるまでプレスの加圧速度を制御する事によって、圧縮
成形物の生密度レベルが間接的に制御される。第２の方
法は、圧縮−充填工程における温度制御、保持時間制御
および減圧制御を含む。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】不幸にして経験上、前
記のような他の工程変数の調節を伴いまたは伴わない圧
力制御によって、特に炭素またはセラミックスの成形物
の均一性を高度の精度をもって達成する事ができない。
成形物密度の不均一性の故に、成形物特性の広い変動が
見られる。特に黒鉛とセラミックス成形物について成形
物の製造反復性を保証するためには、成形物密度が限定
された狭い密度範囲内に保持されなければならない。
記のような他の工程変数の調節を伴いまたは伴わない圧
力制御によって、特に炭素またはセラミックスの成形物
の均一性を高度の精度をもって達成する事ができない。
成形物密度の不均一性の故に、成形物特性の広い変動が
見られる。特に黒鉛とセラミックス成形物について成形
物の製造反復性を保証するためには、成形物密度が限定
された狭い密度範囲内に保持されなければならない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のアイソスタティ
ック成形プロセスは、金属、炭素またはセラミックスの
粉末装入物を既知の重量および体積の型組立体の中に装
入する段階と、粉末装入物を装入された型組立体を秤量
する段階と、型組立体中の粉末装入物の重量を計算する
段階と、型組立体と粉末装入物をアイソスタティック加
圧容器の中に装入する段階と、加圧容器に流体媒質を充
填する段階と、加圧容器に圧力を加える段階と、前記加
圧中に、加圧容器中の型組立体と粉末装入物の合計重量
を秤量する段階と、粉末装入物を含みまたは含まない流
体媒質中の型組立体の重量差から加圧容器中の粉末装入
物重量を計算し、粉末装入物を含まない型組立体の重量
は、容器外部の型組立体の重量と型の既知の体積×流体
密度の積との差によって決定される段階と、圧縮された
粉末装入物の目標密度を下記のアルゴリスムによって計
算する段階と、
ック成形プロセスは、金属、炭素またはセラミックスの
粉末装入物を既知の重量および体積の型組立体の中に装
入する段階と、粉末装入物を装入された型組立体を秤量
する段階と、型組立体中の粉末装入物の重量を計算する
段階と、型組立体と粉末装入物をアイソスタティック加
圧容器の中に装入する段階と、加圧容器に流体媒質を充
填する段階と、加圧容器に圧力を加える段階と、前記加
圧中に、加圧容器中の型組立体と粉末装入物の合計重量
を秤量する段階と、粉末装入物を含みまたは含まない流
体媒質中の型組立体の重量差から加圧容器中の粉末装入
物重量を計算し、粉末装入物を含まない型組立体の重量
は、容器外部の型組立体の重量と型の既知の体積×流体
密度の積との差によって決定される段階と、圧縮された
粉末装入物の目標密度を下記のアルゴリスムによって計
算する段階と、
【０００６】
【数２】 ここに、Ｗｍ＝加圧容器外部の型組立体中の粉末装入物
重量； Ｗｍｆ＝加圧容器内部の液体媒質中の粉末装入物重量； ρf ＝流体媒質の密度； ρp ＝加圧容器中の圧縮された粉末装入物の密度、また 圧縮された成形物の計算密度が予め選定された成形物密
度に等しい時に加圧容器を減圧する段階とを含む。
重量； Ｗｍｆ＝加圧容器内部の液体媒質中の粉末装入物重量； ρf ＝流体媒質の密度； ρp ＝加圧容器中の圧縮された粉末装入物の密度、また 圧縮された成形物の計算密度が予め選定された成形物密
度に等しい時に加圧容器を減圧する段階とを含む。
【０００７】
【実施例】アイソスタティック圧力成形物の代表的密度
対圧力関係を図１に示す。通常のアイソスタティック成
形プロセスにおいては、成形物の相対生密度はプレス圧
力に対するその既知の対応関係によって間接的に決定さ
れる。目標圧力が得られるまで、加圧容器中の圧力をモ
ニタし変動させる。加圧容器中の実際圧力の調整は、加
圧容器の加圧速度、与えられた圧力レベルでの保持時
間、温度および減圧速度を調節する事によって実施され
る。しかし高度に制御された圧力サイクル条件でも、型
の充填度、成形粉末の組成および温度の変動が成形物の
密度の変動を生じる。成形物の均一性を支配するのは成
形物の密度である。
対圧力関係を図１に示す。通常のアイソスタティック成
形プロセスにおいては、成形物の相対生密度はプレス圧
力に対するその既知の対応関係によって間接的に決定さ
れる。目標圧力が得られるまで、加圧容器中の圧力をモ
ニタし変動させる。加圧容器中の実際圧力の調整は、加
圧容器の加圧速度、与えられた圧力レベルでの保持時
間、温度および減圧速度を調節する事によって実施され
る。しかし高度に制御された圧力サイクル条件でも、型
の充填度、成形粉末の組成および温度の変動が成形物の
密度の変動を生じる。成形物の均一性を支配するのは成
形物の密度である。
【０００８】図２に図示の本発明のシステム１０は粉末
装入物の密度を圧縮中に直接にインシチュモニタするよ
うに設計されている。このシステムの装置そのものは通
常のものであって、加圧容器１１、ポンプ１２、および
水などのアイソスタティック流体１５を収容する液体タ
ンク１４を含む。加圧容器中にポンプ輸送される液体量
を測定する質量流量計１６も、下記においてさらに詳細
に説明する本発明の他の実施態様の実施のために望まし
い。制御弁１８を含む制御ループ１７の中にポンプ１２
が配置されて、このポンプを作動サイクル中に作動させ
る事ができる。加圧容器１１は秤量システム２０を備
え、この秤量システムは着脱自在の型組立体２０を本発
明の工程によるプレス中に秤量する事ができる。本発明
のシステムはコンピュータコントローラ２４によって自
動的に作動するように構成されているが、手動的に操作
する事もできる。
装入物の密度を圧縮中に直接にインシチュモニタするよ
うに設計されている。このシステムの装置そのものは通
常のものであって、加圧容器１１、ポンプ１２、および
水などのアイソスタティック流体１５を収容する液体タ
ンク１４を含む。加圧容器中にポンプ輸送される液体量
を測定する質量流量計１６も、下記においてさらに詳細
に説明する本発明の他の実施態様の実施のために望まし
い。制御弁１８を含む制御ループ１７の中にポンプ１２
が配置されて、このポンプを作動サイクル中に作動させ
る事ができる。加圧容器１１は秤量システム２０を備
え、この秤量システムは着脱自在の型組立体２０を本発
明の工程によるプレス中に秤量する事ができる。本発明
のシステムはコンピュータコントローラ２４によって自
動的に作動するように構成されているが、手動的に操作
する事もできる。
【０００９】粉末組成物を密なコンパクト形状にプレス
するため、既知重量の通常のエラストマー型または「バ
ッグ」（図示されず）の中に所望の粉末組成物を装入す
る。つぎにアイソスタティック流体の進入を防止するた
めに、この型を密封し、この型を通常構造の支持構造
（図示されず）の中に装入し、型組立体２２を形成す
る。型組立体中の粉末装入物の重量は単に粉末装入物を
含む型重量と含まない型重量との引き算によって計算さ
れる。つぎにこの型組立体２２を加圧容器１１の中に配
置する。加圧容器１１の中に導入する前に、型組立体２
２のすべての構成部分の重量と体積を記録する。重量お
よび体積のデータはオペレータによってモデム２６を介
してまたは手動操作でコンピュータコントローラー２４
の中に装入される。
するため、既知重量の通常のエラストマー型または「バ
ッグ」（図示されず）の中に所望の粉末組成物を装入す
る。つぎにアイソスタティック流体の進入を防止するた
めに、この型を密封し、この型を通常構造の支持構造
（図示されず）の中に装入し、型組立体２２を形成す
る。型組立体中の粉末装入物の重量は単に粉末装入物を
含む型重量と含まない型重量との引き算によって計算さ
れる。つぎにこの型組立体２２を加圧容器１１の中に配
置する。加圧容器１１の中に導入する前に、型組立体２
２のすべての構成部分の重量と体積を記録する。重量お
よび体積のデータはオペレータによってモデム２６を介
してまたは手動操作でコンピュータコントローラー２４
の中に装入される。
【００１０】加圧容器１１の中に装着された計量システ
ム２０は、通常のロードセル（図示されず）を備えたプ
レス底部に作りつけられた通常の秤量台（図示されず）
から成る。ロードセルは型組立体２２の水中重量を正確
に測定する事ができなければならない。好ましい実施態
様において、型組立体２２は加圧サイクル全体において
秤量される。従って、圧力を受ける型組立体を正確に秤
量するためには、ロードセルは靜水的に補償されなけれ
ばならない。靜水補償されるロードセルは現在市販され
ている。
ム２０は、通常のロードセル（図示されず）を備えたプ
レス底部に作りつけられた通常の秤量台（図示されず）
から成る。ロードセルは型組立体２２の水中重量を正確
に測定する事ができなければならない。好ましい実施態
様において、型組立体２２は加圧サイクル全体において
秤量される。従って、圧力を受ける型組立体を正確に秤
量するためには、ロードセルは靜水的に補償されなけれ
ばならない。靜水補償されるロードセルは現在市販され
ている。
【００１１】密度制御されたプレスサイクル中に生じる
段階順序は下記である。
段階順序は下記である。
【００１２】１．型組立体２２を加圧容器１１の中の秤
量システム２０の秤量台の上に配置する。型組立体２２
はオプションとして、加圧容器中に導入する前または導
入中に暖める事ができる。
量システム２０の秤量台の上に配置する。型組立体２２
はオプションとして、加圧容器中に導入する前または導
入中に暖める事ができる。
【００１３】２．加圧容器１１に水を満たし密封する。
【００１４】３．加圧ポンプ１２を始動し、コントロー
ラー２４を生かす。
ラー２４を生かす。
【００１５】４．コントローラー２４が下記のようにし
てプレスサイクル中に成形物のインシチュ密度を連続的
に計算する。
てプレスサイクル中に成形物のインシチュ密度を連続的
に計算する。
【００１６】成形物密度＝粉末重量／粉末体積 ここに、 粉末重量＝（型組立体＋粉末の重量）−型組立体重量。
これはプレス外部で測定される。
これはプレス外部で測定される。
【００１７】粉末体積＝（型＋粉末）の合計体積−型体
積。 （型＋粉末）の合計体積＝プレス外部の型＋粉末の重量
（すなわち乾燥重量）−プレス中の型と粉末の合計重量
（ロードセルによる測定値）／加圧流体密度。
積。 （型＋粉末）の合計体積＝プレス外部の型＋粉末の重量
（すなわち乾燥重量）−プレス中の型と粉末の合計重量
（ロードセルによる測定値）／加圧流体密度。
【００１８】加圧流体密度＝ｆ（温度、圧力および流体
組成） 圧縮された粉末装入物の目標密度の計算は下記のアルゴ
リスムによって現され、このアルゴリスムは前記の関係
から誘導されたものである。
組成） 圧縮された粉末装入物の目標密度の計算は下記のアルゴ
リスムによって現され、このアルゴリスムは前記の関係
から誘導されたものである。
【００１９】
【数３】 ここに、Ｗｍ＝加圧容器外部の型組立体中の粉末装入物
重量； Ｗｍｆ＝加圧容器内部の液体媒質中の粉末装入物重量； ρf ＝流体媒質の密度； ρp ＝加圧容器中の圧縮された粉末装入物の密度、また ここに、Ｗｍｆは粉末装入物を含みまたは含まない流体
媒質中の型組立体の重量の差から計算され、粉末装入物
を含まない型組立体の重量は、容器外部の型組立体の重
量と、型の既知の体積×流体密度の積との差によって決
定される。
重量； Ｗｍｆ＝加圧容器内部の液体媒質中の粉末装入物重量； ρf ＝流体媒質の密度； ρp ＝加圧容器中の圧縮された粉末装入物の密度、また ここに、Ｗｍｆは粉末装入物を含みまたは含まない流体
媒質中の型組立体の重量の差から計算され、粉末装入物
を含まない型組立体の重量は、容器外部の型組立体の重
量と、型の既知の体積×流体密度の積との差によって決
定される。
【００２０】５．成形物密度をモニタしながら加圧容器
１０の圧力を制御速度で上昇させる。圧力は手動で上昇
させられ、または連続的にコントローラー２４からの自
動的指令によって上昇される。
１０の圧力を制御速度で上昇させる。圧力は手動で上昇
させられ、または連続的にコントローラー２４からの自
動的指令によって上昇される。
【００２１】６．コンピュータで測定された形成物密度
が予定の目標密度に達した時に、加圧容器１０を減圧さ
せる。この予定目標密度は、減圧に際してビレット跳ね
返りを生じるように選定される。
が予定の目標密度に達した時に、加圧容器１０を減圧さ
せる。この予定目標密度は、減圧に際してビレット跳ね
返りを生じるように選定される。
【００２２】７．予定密度に達した時、システムを制御
速度で減圧させる。ポンプ１２は、その吐出流量が常に
制御弁１８を通してその吸引側に戻るように構成されて
いる。従って、加圧と減圧について制御ループを容易に
調整する事ができる。
速度で減圧させる。ポンプ１２は、その吐出流量が常に
制御弁１８を通してその吸引側に戻るように構成されて
いる。従って、加圧と減圧について制御ループを容易に
調整する事ができる。
【００２３】８．成形物をプレスから除去し、型組立体
から出す。
から出す。
【００２４】インシチュの成形物密度の実時間計算は、
流体媒質の浮力を液体中に浸漬された物体の排除する流
体重量と同等とするアルキメデスの浮力原理に基づいて
いる。成形物密度は粉末装入物重量／粉末装入物体積に
等しい。型組立体外部の粉末装入物の重量は容易に計算
される。アイソスタティック流体の密度は流体の組成、
温度および圧力に基づいて既知であるから、インシチュ
粉末体積は単に重量関係となり、インシチュ密度を重量
および体積のデータから直接に計算する事が可能であ
る。前述の成形物密度のアルゴリスムは前記の分析関係
から計算されたもであって、種々の形で現す事ができ
る。
流体媒質の浮力を液体中に浸漬された物体の排除する流
体重量と同等とするアルキメデスの浮力原理に基づいて
いる。成形物密度は粉末装入物重量／粉末装入物体積に
等しい。型組立体外部の粉末装入物の重量は容易に計算
される。アイソスタティック流体の密度は流体の組成、
温度および圧力に基づいて既知であるから、インシチュ
粉末体積は単に重量関係となり、インシチュ密度を重量
および体積のデータから直接に計算する事が可能であ
る。前述の成形物密度のアルゴリスムは前記の分析関係
から計算されたもであって、種々の形で現す事ができ
る。
【００２５】インシチュ成形物密度の実時間計算は他の
方法によって実施する事もできる。この方法は初期予定
プレス圧を加える時またはその以前の粉末密度の初期計
算を含む。この初期粉末密度が計算されると、プレスの
中にポンプ輸送される非圧縮性流体の１ポンドごとに粉
末濃密化剤として１ポンドづつの重量利得を生じる。従
ってコントローラは初期密度計算を利用し、またプレス
サイクル中に加圧容器中に添加される流体量（ポンド
数）を計算する事ができる。添加される流体は質量流量
計１６、または流体送りタンク中のレベル降下によって
測定する事ができる。そこでコントローラ２４は、初期
状態すなわち予定プレス圧を加える時またはその以前の
粉末装入物の重量と、加圧容器中に添加される流体の重
量とを単に加える事によって「Ｗｍｆ」を再計算して成
形物密度を算出する。「Ｗｍｆ」が計算されると、前記
のアルゴリスムによって最終成形物密度が計算される。
このアルゴリスムを下記のように現す事ができる。
方法によって実施する事もできる。この方法は初期予定
プレス圧を加える時またはその以前の粉末密度の初期計
算を含む。この初期粉末密度が計算されると、プレスの
中にポンプ輸送される非圧縮性流体の１ポンドごとに粉
末濃密化剤として１ポンドづつの重量利得を生じる。従
ってコントローラは初期密度計算を利用し、またプレス
サイクル中に加圧容器中に添加される流体量（ポンド
数）を計算する事ができる。添加される流体は質量流量
計１６、または流体送りタンク中のレベル降下によって
測定する事ができる。そこでコントローラ２４は、初期
状態すなわち予定プレス圧を加える時またはその以前の
粉末装入物の重量と、加圧容器中に添加される流体の重
量とを単に加える事によって「Ｗｍｆ」を再計算して成
形物密度を算出する。「Ｗｍｆ」が計算されると、前記
のアルゴリスムによって最終成形物密度が計算される。
このアルゴリスムを下記のように現す事ができる。
【００２６】
【数４】 ここに、大気圧または所定の大気圧以上の所定圧の初期
状態におけるＷｍｆは、前記のようにして、粉末装入物
を含みまたは含まない流体媒質中の型組立体の重量差か
ら計算され、粉末装入物を含まない型組立体の重量は、
容器外部の型組立体の重量と、型の既知の体積×流体密
度の積との差によって決定される。最終状態におけるＷ
ｍｆは加圧容器の中に添加された流体の重量に等しい。
状態におけるＷｍｆは、前記のようにして、粉末装入物
を含みまたは含まない流体媒質中の型組立体の重量差か
ら計算され、粉末装入物を含まない型組立体の重量は、
容器外部の型組立体の重量と、型の既知の体積×流体密
度の積との差によって決定される。最終状態におけるＷ
ｍｆは加圧容器の中に添加された流体の重量に等しい。
【００２７】図４と図５は、それぞれ時間に対する通常
の密度関係と圧力関係を示す。この密度対時間非直線グ
ラフは圧力を制御変数として使用する間接的密度制御か
ら生じるものである。これに対して本発明の方法におい
ては、密度そのものが制御変数であって、時間と共に線
形に変動させられ、図６と図７に図示のように非線形圧
力対時間グラフが得られる。本発明の他の実施態様にお
いては、加圧容器に加えられる流体を調整する事により
密度が測定されインシチュ制御される。この方法は主た
る実施態様と組み合わせて実施する事ができ、または主
実施態様を実施してえられた結果をチェックするために
のみ使用する事ができる。また、直接的密度制御法は、
曲線を含めて任意所望のパタンに密度対時間関係を追従
させる事ができ、この場合密度は、例えば最終密度に近
づくまで、また／あるいは減圧期間中の一定時間にわた
って比較的一定に保持される。
の密度関係と圧力関係を示す。この密度対時間非直線グ
ラフは圧力を制御変数として使用する間接的密度制御か
ら生じるものである。これに対して本発明の方法におい
ては、密度そのものが制御変数であって、時間と共に線
形に変動させられ、図６と図７に図示のように非線形圧
力対時間グラフが得られる。本発明の他の実施態様にお
いては、加圧容器に加えられる流体を調整する事により
密度が測定されインシチュ制御される。この方法は主た
る実施態様と組み合わせて実施する事ができ、または主
実施態様を実施してえられた結果をチェックするために
のみ使用する事ができる。また、直接的密度制御法は、
曲線を含めて任意所望のパタンに密度対時間関係を追従
させる事ができ、この場合密度は、例えば最終密度に近
づくまで、また／あるいは減圧期間中の一定時間にわた
って比較的一定に保持される。
【００２８】インシチュ密度制御の例 この実施例においてコールタールピッチ結合剤と混合さ
れた微粒子炭素質充填剤から成形粉末を製造した。
れた微粒子炭素質充填剤から成形粉末を製造した。
【００２９】型として重量７．３９２ポンドおよび密度
５７．８１ｌｂｓ／ｆｔ3 を有する円筒形ゴム成形バッ
グと上蓋を使用した。重量２０．４０、容積０．１１７
６ｆｔ3 のステンレス鋼円筒形ホルダーの中に前記バッ
グを配置した。ホルダーの外部に加えられた真空作用に
よって、粉末がバッグの中に装入されるに従ってバッグ
が引っ張られてホルダーに強く当接した。バッグの充填
中、組立体を垂直方向に７１回動揺させる事によって粉
末を脱気した。つぎに、フランジ付きステンレス鋼弁を
含むゴム上蓋をバッグに対してホースクランプによって
密封した。弁の重量は０．９５４６ｌｂ、容積は０．０
０２２５ｆｔ3 であった。
５７．８１ｌｂｓ／ｆｔ3 を有する円筒形ゴム成形バッ
グと上蓋を使用した。重量２０．４０、容積０．１１７
６ｆｔ3 のステンレス鋼円筒形ホルダーの中に前記バッ
グを配置した。ホルダーの外部に加えられた真空作用に
よって、粉末がバッグの中に装入されるに従ってバッグ
が引っ張られてホルダーに強く当接した。バッグの充填
中、組立体を垂直方向に７１回動揺させる事によって粉
末を脱気した。つぎに、フランジ付きステンレス鋼弁を
含むゴム上蓋をバッグに対してホースクランプによって
密封した。弁の重量は０．９５４６ｌｂ、容積は０．０
０２２５ｆｔ3 であった。
【００３０】このように装入され密封された型組立体か
ら真空ポンプによって排気した。つぎに型組立体を所望
の成形温度まで暖めた後に、プレスの中に配置した。
ら真空ポンプによって排気した。つぎに型組立体を所望
の成形温度まで暖めた後に、プレスの中に配置した。
【００３１】プレスのコンピュータ制御システムがオペ
レータに対して、成形バッグの重量、ステンレス鋼ホル
ダーの認識文字、この場合「Ｅ」、および装入された型
組立体の最終重量を尋ねる。そこでコンピュータがプレ
スサイクルの制御に使用するこれらの３定数を計算す
る。
レータに対して、成形バッグの重量、ステンレス鋼ホル
ダーの認識文字、この場合「Ｅ」、および装入された型
組立体の最終重量を尋ねる。そこでコンピュータがプレ
スサイクルの制御に使用するこれらの３定数を計算す
る。
【００３２】定数＃１＝（総重量−金属フレーム重量−
バッグ重量）／６２．４２８これは成形粉末重量ｌｂｓ
÷６２．４２８に等しい；すなわちこの場合＝１．７２
４。
バッグ重量）／６２．４２８これは成形粉末重量ｌｂｓ
÷６２．４２８に等しい；すなわちこの場合＝１．７２
４。
【００３３】定数＃２＝−１×（金属フレーム体積＋ゴ
ムバッグ体積）。これは成形粉末以外の体積ｆｔ3 の負
数に等しい。この実施例においては＝−０．２３１１
７。 定数＃３＝型組立体の全重量ｌｂ；この実施例において
＝１３５．４。 プレスサイクル中に、コンピュータは成形粉末ビレット
の密度グラム／ｃｃを下記のように計算する。
ムバッグ体積）。これは成形粉末以外の体積ｆｔ3 の負
数に等しい。この実施例においては＝−０．２３１１
７。 定数＃３＝型組立体の全重量ｌｂ；この実施例において
＝１３５．４。 プレスサイクル中に、コンピュータは成形粉末ビレット
の密度グラム／ｃｃを下記のように計算する。
【００３４】コンピュータは水中ロードセルを含む全浸
漬重量を測定する。コンピュータは、下記の公知の関係
を使用し、プレス温度と圧力を測定する事により、加圧
水密度ｌｂｓ／ｆｔ3 を計算する。 水密度ｌｂｓ／ｆｔ3 ＝６２．８３５６−１．３６８８
×１０-2（Ｔ℃）−１．９０２９×１０-4（Ｔ℃）2 ＋
２．６２８１×１０-7（Ｔ℃）3 ×Ｅｘｐ［３．４４７
×１０-6×圧力（ｐｓｉｇ）］ コンピュータ制御プログラムは７セグメントに分割され
る。組立体をプレスの中に装入しシステムから空気を抽
出した後に、コンピュータプログラムが開始される。 セグメント ＃１ プログラムの最初の９０秒間は、組立体はロードセルよ
りも油圧シリンダによって支持される。この時点におい
て、コンピュータは、ロードを有しないロードセル読み
値を「風袋」重量として記憶する。つぎに重量がロード
セルによって支持されるまで下降される。
漬重量を測定する。コンピュータは、下記の公知の関係
を使用し、プレス温度と圧力を測定する事により、加圧
水密度ｌｂｓ／ｆｔ3 を計算する。 水密度ｌｂｓ／ｆｔ3 ＝６２．８３５６−１．３６８８
×１０-2（Ｔ℃）−１．９０２９×１０-4（Ｔ℃）2 ＋
２．６２８１×１０-7（Ｔ℃）3 ×Ｅｘｐ［３．４４７
×１０-6×圧力（ｐｓｉｇ）］ コンピュータ制御プログラムは７セグメントに分割され
る。組立体をプレスの中に装入しシステムから空気を抽
出した後に、コンピュータプログラムが開始される。 セグメント ＃１ プログラムの最初の９０秒間は、組立体はロードセルよ
りも油圧シリンダによって支持される。この時点におい
て、コンピュータは、ロードを有しないロードセル読み
値を「風袋」重量として記憶する。つぎに重量がロード
セルによって支持されるまで下降される。
【００３５】ポンプを始動すると、コンピュータがプレ
ス圧を５分間、５ｐｓｉｇに制御する。この５分間の後
に、コンピュータが、設定点からの±２ｐｓｉの安定制
御が実施されたか否かをチェックする。安定制御が得ら
れていれば、コンピュータは電流密度読み値を初ビレッ
ト密度として記憶し、プログラムをセグメント＃２に進
める。 セグメント ＃２ セグメント＃２中に、ビレット密度が３種の相異なる方
法によって計算される。これは各方法の精度を比較する
事を目的とするパイロットプラントの特徴である。正確
な密度制御を実施するためには唯一の方法が必要であ
る。
ス圧を５分間、５ｐｓｉｇに制御する。この５分間の後
に、コンピュータが、設定点からの±２ｐｓｉの安定制
御が実施されたか否かをチェックする。安定制御が得ら
れていれば、コンピュータは電流密度読み値を初ビレッ
ト密度として記憶し、プログラムをセグメント＃２に進
める。 セグメント ＃２ セグメント＃２中に、ビレット密度が３種の相異なる方
法によって計算される。これは各方法の精度を比較する
事を目的とするパイロットプラントの特徴である。正確
な密度制御を実施するためには唯一の方法が必要であ
る。
【００３６】ロードセルのゼロシフトは通常は線形で再
現可能であるので、方法＃１はロードセル読み値を補正
するためにゼロシフトの校正に基づく記憶されたファク
タを使用する。この方法においては、この実施例の場
合、補正されたロードセル読み値は生ロードセル読み値
− セグメント＃１において記憶された風袋重量 −
（０．００１×システム圧力、ｐｓｉｇ）に等しい。
現可能であるので、方法＃１はロードセル読み値を補正
するためにゼロシフトの校正に基づく記憶されたファク
タを使用する。この方法においては、この実施例の場
合、補正されたロードセル読み値は生ロードセル読み値
− セグメント＃１において記憶された風袋重量 −
（０．００１×システム圧力、ｐｓｉｇ）に等しい。
【００３７】方法＃２においては、コンピュータの中に
校正が記憶されない。その代わりに、セグメント＃３に
おいてシステムが圧力下にある時に重量をロードセルか
ら引く事によってゼロシフトを直接に確定する。これ
は、セグメント＃３中にコンピュータが水中油圧接続を
生かす事によって実施される。ビレット密度がその目標
値に近づく時にセグメント＃３がトリガされる。この方
法による補正されたロードセル読み値は下記のようにし
て得られる。 ・セグメント＃１からセグメント＃３まで：補正読み値
＝生表示−セグメント＃１の風袋重量 ・セグメント＃４からセグメント＃７まで：補正読み値
＝生表示−セグメント＃３風袋重量 方法＃３において、セグメント＃１中の初密度を得るた
めにロードセル読み値のみが使用される。その後、プレ
スの中にポンプ輸送された水量を測定する事によりビレ
ット密度が計算される。これはロードセル読み値に相当
する。なぜかならば（漏水分を除いて）ポンプ輸送され
る各１ポンドの水がビレットの浸漬重量を１ポンドづつ
増大するからである。
校正が記憶されない。その代わりに、セグメント＃３に
おいてシステムが圧力下にある時に重量をロードセルか
ら引く事によってゼロシフトを直接に確定する。これ
は、セグメント＃３中にコンピュータが水中油圧接続を
生かす事によって実施される。ビレット密度がその目標
値に近づく時にセグメント＃３がトリガされる。この方
法による補正されたロードセル読み値は下記のようにし
て得られる。 ・セグメント＃１からセグメント＃３まで：補正読み値
＝生表示−セグメント＃１の風袋重量 ・セグメント＃４からセグメント＃７まで：補正読み値
＝生表示−セグメント＃３風袋重量 方法＃３において、セグメント＃１中の初密度を得るた
めにロードセル読み値のみが使用される。その後、プレ
スの中にポンプ輸送された水量を測定する事によりビレ
ット密度が計算される。これはロードセル読み値に相当
する。なぜかならば（漏水分を除いて）ポンプ輸送され
る各１ポンドの水がビレットの浸漬重量を１ポンドづつ
増大するからである。
【００３８】方法＃１によって計算されたビレット密度
が所望の最終目標密度の近く（直下）に選定された第１
目標密度レベルに達した時にセグメント＃３がトリガさ
れる。 セグメント ＃３ このプログラムセグメントは２分間続く。プログラムが
セグメント＃３にある間に、このセグメント＃３はセグ
メント＃２の末端において計算された密度値をロックイ
ンする。圧力設定点も一定に保持される。コンピュータ
が、ロードセルから風袋重量を除去する油圧接続を生か
す。方法＃２による密度計算のために風袋重量が更新さ
れる間、コンピュータは重量を９０分間ホールドオフす
る。方法＃１の風袋重量は不変のままに残される。新し
い風袋重量がロックインされた時、重量はロードセル上
のその位置に戻る。
が所望の最終目標密度の近く（直下）に選定された第１
目標密度レベルに達した時にセグメント＃３がトリガさ
れる。 セグメント ＃３ このプログラムセグメントは２分間続く。プログラムが
セグメント＃３にある間に、このセグメント＃３はセグ
メント＃２の末端において計算された密度値をロックイ
ンする。圧力設定点も一定に保持される。コンピュータ
が、ロードセルから風袋重量を除去する油圧接続を生か
す。方法＃２による密度計算のために風袋重量が更新さ
れる間、コンピュータは重量を９０分間ホールドオフす
る。方法＃１の風袋重量は不変のままに残される。新し
い風袋重量がロックインされた時、重量はロードセル上
のその位置に戻る。
【００３９】セグメント＃３の末端において、セグメン
ト＃４が始まり、３方法全部により密度が再び計算され
始める。 セグメント ＃４ このセグメント中に、圧力が１０ｐｓｉ／ｍｉｎの速度
で上昇させられる。ビレット密度を連続的に計算し、こ
のビレット密度が最終目標値に達した時、コンピュータ
はセグメント＃５に進む。最終目標値密度は「跳ね返
り」後に所望値が得られるように選定される。「跳ね返
り」は圧力が解除された時に生じる小さな密度下降であ
る。 セグメント ＃５ 圧力が１００ｐｓｉ／ｍｉｎの速度で３５ｐｓｉまで下
降される。 セグメント ＃６ 圧力が３分間、３５ｐｓｉに保持される。このようにし
て、ゴム成形バッグをビレットに密着させるに十分な圧
力をもって最終ビレットの安定した低圧読み値を取る事
ができる。 セグメント ＃７ このセグメントにおいて、圧力全部が解除され、コンピ
ュータは加圧サイクルの結果をプリントする。 ビレット検査 ビレットをプレスから除去し、そのフレームからはずし
て、検査する。つぎにビレットの密度をチェックするた
めにビレットを水中および水の外で秤量する。
ト＃４が始まり、３方法全部により密度が再び計算され
始める。 セグメント ＃４ このセグメント中に、圧力が１０ｐｓｉ／ｍｉｎの速度
で上昇させられる。ビレット密度を連続的に計算し、こ
のビレット密度が最終目標値に達した時、コンピュータ
はセグメント＃５に進む。最終目標値密度は「跳ね返
り」後に所望値が得られるように選定される。「跳ね返
り」は圧力が解除された時に生じる小さな密度下降であ
る。 セグメント ＃５ 圧力が１００ｐｓｉ／ｍｉｎの速度で３５ｐｓｉまで下
降される。 セグメント ＃６ 圧力が３分間、３５ｐｓｉに保持される。このようにし
て、ゴム成形バッグをビレットに密着させるに十分な圧
力をもって最終ビレットの安定した低圧読み値を取る事
ができる。 セグメント ＃７ このセグメントにおいて、圧力全部が解除され、コンピ
ュータは加圧サイクルの結果をプリントする。 ビレット検査 ビレットをプレスから除去し、そのフレームからはずし
て、検査する。つぎにビレットの密度をチェックするた
めにビレットを水中および水の外で秤量する。
【図１】冷間アイソスタティックプレス工程「ＣＩＰ」
の代表的な密度対圧力関係を示すグラフ。
の代表的な密度対圧力関係を示すグラフ。
【図２】本発明のアイソスタティック成形システムのブ
ロックダイヤグラム。
ロックダイヤグラム。
【図３】この明細書に記載の実施例における製造工程の
時間−密度特性曲線。
時間−密度特性曲線。
【図４】先行技術のアイソスタティック成形において生
密度を制御するため圧力が非線形に変動された場合の代
表的な密度対時間関係を示すグラフ。
密度を制御するため圧力が非線形に変動された場合の代
表的な密度対時間関係を示すグラフ。
【図５】図４に対応する圧力対時間関係のグラフ。
【図６】本発明によるアイソスタティック成形の密度対
時間関係のグラフ。
時間関係のグラフ。
【図７】図６に対応する圧力対時間関係のグラフ。
１０ アイソスタティック成形システム １１ 加圧容器 １２ ポンプ １４ 液体タンク １５ 液体 １６ 流量計 １７ 制御ループ １８ 制御弁 ２０ 秤量システム ２２ 型組立体 ２４ コンピュータコントローラ ２６ モデム
Claims (11)
- 【請求項１】金属、炭素、またはセラミックス粒子を選
定された密度の濃密コンパクト状に成形するためのアイ
ソスタティック法において、 （ａ）金属、炭素またはセラミックスの粉末装入物を既
知の重量および体積の型組立体の中に装入する段階と、 （ｂ）粉末装入物を装入された型組立体を秤量する段階
と、 （ｃ）型組立体中の粉末装入物の重量を計算する段階
と、 （ｄ）型組立体と粉末装入物をアイソスタティック加圧
容器の中に装入する段階と、 （ｅ）加圧容器に流体媒質を充填する段階と、 （ｆ）加圧容器に圧力を加える段階と、 （ｇ）前記加圧中に、加圧容器中の型組立体と粉末装入
物の合計重量を秤量する段階と、 （ｈ）粉末装入物を含みまたは含まない流体媒質中の型
組立体の重量の差から加圧容器中の粉末装入物重量を計
算し、前記の粉末装入物を含まない型組立体の重量は、
容器外部の型組立体の重量と、型の既知の体積×流体密
度の積との差によって決定される段階と、 （ｉ）圧縮された粉末装入物の目標密度を下記のアルゴ
リスムによって計算する段階と、 【数１】 ここに、Ｗｍ＝加圧容器外部の型組立体中の粉末装入物
重量； Ｗｍｆ＝加圧容器内部の液体媒質中の粉末装入物重量； ρf ＝流体媒質の密度； ρp ＝加圧容器中の圧縮された粉末装入物の密度、また （ｊ）圧縮された成形物の計算密度が予め選定された成
形物密度に等しい時に加圧容器を減圧する段階とを含む
アイソスタティック成形法。 - 【請求項２】前記型組立体は粉末装入物の弾性型と支持
手段とを含む事を特徴とする請求項１に記載のアイソス
タティック法。 - 【請求項３】加圧容器は制限速度で加圧される事を特徴
とする請求項２に記載のアイソスタティック法。 - 【請求項４】加圧容器は制御された成形物密度対時間関
係を生じるように加圧される事を特徴とする請求項２に
記載のアイソスタティック法。 - 【請求項５】加圧中に加圧容器中の型組立体を間欠的に
秤量する事を特徴とする請求項３に記載のアイソスタテ
ィック法。 - 【請求項６】加圧容器が制御速度で減圧される事を特徴
とする請求項５に記載のアイソスタティック法。 - 【請求項７】装入された型組立体が加圧容器の中に配置
される前に、所定温度まで加熱される事を特徴とする請
求項１に記載のアイソスタティック法。 - 【請求項８】加圧容器を第１特定圧力まで加圧する段階
を含み、さらに前記第１特定圧力において前記加圧容器
中の粉末装入物の密度を前記段階（ｉ）を使用して計算
する段階と、 前記加圧容器の中にポンプ輸送された流体量を測定する
段階と、 前記第１特定圧力に達した後に、加圧容器の中にポンプ
輸送された流体量の増大に基づいてコンパクトな装入物
の最終密度を計算する段階とを含む事を特徴とする請求
項１に記載のアイソスタティック法。 - 【請求項９】前記第１特定圧力は大気圧である事を特徴
とする請求項８に記載のアイソスタティック法。 - 【請求項１０】前記第１特定レベルが大気圧以上である
事を特徴とする請求項８に記載のアイソスタティック
法。 - 【請求項１１】前記最終密度は、最初に前記第１特定圧
力に対応する初期条件で、つぎに最終密度を計算するた
めに加圧容器の中に添加された流体重量に基づく最終条
件でそれぞれ計算されたＷｍｆを使用して、前記段階
（ｉ）によって前記最終密度が計算される事を特徴とす
る請求項１０に記載のアイソスタティック法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3318449A JP2889028B2 (ja) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | アイソスタティック成形法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3318449A JP2889028B2 (ja) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | アイソスタティック成形法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05125404A true JPH05125404A (ja) | 1993-05-21 |
| JP2889028B2 JP2889028B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=18099255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3318449A Expired - Fee Related JP2889028B2 (ja) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | アイソスタティック成形法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2889028B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109128155A (zh) * | 2018-08-02 | 2019-01-04 | 重庆材料研究院有限公司 | 用粉末冶金等静压制作盲管的方法 |
-
1991
- 1991-11-06 JP JP3318449A patent/JP2889028B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109128155A (zh) * | 2018-08-02 | 2019-01-04 | 重庆材料研究院有限公司 | 用粉末冶金等静压制作盲管的方法 |
| CN109128155B (zh) * | 2018-08-02 | 2024-02-06 | 重庆材料研究院有限公司 | 用粉末冶金等静压制作盲管的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2889028B2 (ja) | 1999-05-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |