JPH0647199B2 - 冷間等方圧加圧成形法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、金属、セラミックス等の粉末材料を変形可能
なモールド内に封入し、これを超高圧の液媒による等方
圧加圧により圧縮成形する冷間等方圧加圧成形手段の改
良に係る。

（従来の技術） 各種の金属粉末やセラミックス粉末を、例えばゴム等の
変形可能なモールド内に封入し、これを開閉可能な圧力
容器内に装入し、該容器内に供給される超高圧の液体に
よる圧媒の等方圧加圧により、圧縮成形する冷間等方圧
加圧成形手段は、例示するまでもなく周知であるが、取
扱う成形材料が粉体である場合、モールド表面に付着し
た粉体、更には成形中のモールド破損により逸出した粉
体が、前記圧力容器と、容器外に配備される圧媒タン
ク、超高圧用ポンプ、給排管路、同管路に介設される減
圧弁等の超高圧用バルブ類で構成される超高圧供給設備
ラインとに亘って循環利用される圧媒に混入して移動
し、圧力容器と容器蓋との密封シール部や前記設備ライ
ンのシール部等に付着堆積し、シール部を中心とした各
種トラブルや損傷の原因となり、遂には圧力リークを発
生する事も既知である。このため従来はかかる逸出粉体
が前記超高圧圧媒ラインへ混入することを防止する対策
として、第３図および第４図に例示するような技術手段
を用いているのであり、以下これについてその概要を説
示する。第３図において、同図(a)は加圧成形前、同図
(b)は加圧成形状態を示しているが、上下開口を上蓋１
および下蓋２によって閉塞された円筒状の圧力容器３内
に、前記下蓋２を載置面として通孔を全面に有する保護
筒８が設置され、保護筒８の上面に金属、セラミックス
等の粉体７を成形モールド６内に封入した被成形体が載
置されるとともに、前記保護筒８内に位置して下蓋２上
には、ゴム等の変形可能な材質で形成された袋筒状の圧
媒分離用の隔膜４が、その開口端をシール部4aによって
下蓋２に固定されて取付けられ、下蓋２側には図示省略
してあるが、圧力容器３外に配設される超高圧供給設備
ラインと連通される圧媒給排ポート2aが、前記隔膜４と
連通状に設けられることによって、前記シー部部4aを介
し、外部の超高圧供給設備ラインと連絡される１次圧媒
５と、被成形体に直接接触する２次圧媒５′とを完全に
分離するようにしたものである。また第４図において、
同図(a)は加圧成形前、同図(b)は加圧成形状態を示して
いるが、上部開口には上蓋１および上外蓋１′による上
蓋が、また下部開口には圧媒給排ポート2aの設けられた
下蓋２が閉塞される円筒状の圧力容器３において、前記
上外蓋１′に同様の圧媒分離用の隔膜４が、その開口端
をシール部4aを介して固定され、隔膜４は圧力容器３内
に下垂状に位置することにより、同隔膜４上に形成モー
ルド６および粉体７から成る被成形体を装入セットし、
これによって同様に前記シール部4aを介し、外部の超高
圧供給設備ラインと連絡される１次圧媒５と、被成形体
に直接接触する２次圧媒５′とを完全に分離するように
したものである。従ってこれらの構成によれば、第３図
(b)および第４図(b)にその加圧成形状態を示すように、
被成形体6,7の圧縮成形に当っては、下蓋２に設けた圧
媒給排ポート2aより、図示省略してあるが、外部の超高
圧供給設備ラインにおける超高圧ポンプにより圧縮され
た超高圧の１次圧媒５を圧媒分離隔膜４内に供給し、同
隔膜４を介し２次圧媒５′に圧力を伝達し、更に増圧さ
れた２次圧媒５′が粉体７の密封された成形モールド６
の表面に働くことによって、粉体７の等方圧加圧による
圧縮成形が得られることになる。このさい圧媒は１次圧
媒５のみが供給され、粉体７や２次圧媒５′の収縮によ
り、圧媒分離隔膜４は図示のようにそれぞれ大きく変形
するものであり、また成形完了後の減圧に当っては、前
記給排ポート2aを介し、ライン中の減圧絞り弁、減圧弁
等を介して行ない、減圧された１次圧媒５は圧媒タンク
に回収されるのである。かかる圧媒分離隔膜４の存在に
より、被成形体側より逸出した粉体は何れも隔膜４によ
り阻止され、圧媒給排ポート2aを含む超高圧供給設備ラ
イン側に混入することが防止されるのである。この他図
示省略するが前記ポート2aを含むラインを上蓋１側に設
けることにより、圧媒に混入した粉体乃至はその他の異
物を流出し難くした手段も用いられている。

（発明が解決しようとする問題点） 粉体が圧媒ラインに混入することを防止するための、上
記した従来技術には以下の点において問題点が存在す
る。第３、４図において例示した隔膜方式のものにおい
ては、隔膜の製造に当り、シール部4aがあるため、金型
成形によって製作する必要があり、当然コスト高を招来
するのみならず、１次圧媒５と２次圧媒５′とを完全に
分離するので、ライン側と連通する１次圧媒５に対し、
２次圧媒５′はその給排出のメカニカルな機能が全くな
いので、等方圧加圧装置の自動化操作が不可能である。
また２次圧媒５′側の収縮に追従するので、隔膜４の変
形量が大でかつこれが反復されるため、その耐用性が短
かく、シール部が多くくなるので装置構造が複雑化する
とともに、メンテナンスに当っては装置本体の分解が不
可欠となる不利もある。更に重要な事は圧力容器３の有
効容積について見れば、第３図に例示したものでは、そ
の隔膜４の変形量に相当する大きさを持つ保護筒８の分
だけ、また第４図に例示したものでは、シール部4aにお
ける肉厚分だけの有効容積の削減が生じる。第３図の場
合、粉体量を圧力容器３の内容積の40％、粉体収縮率を
50％、圧力を２kbとすると、容器３の有効深さは約2/3
に減少する。また装置が大型の場合、被成形体を金属製
のバスケットに入れて、圧力容器３内に挿入することも
知られているが、第４図に例示したタイプの隔膜４の場
合、バスケットによって隔膜４が損傷し易いのであり、
更に超高圧供給設備ラインを上蓋１側に連通させ、減圧
を上蓋側で行なう手段では、上蓋１は被成形体出入のた
め開閉する必要があるので、必要な配管路は可動配管路
型式となって、安全性およびメンテナンス性の点におい
て不利である等、各種の問題点が残るのである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の問題点を解決するたために、各種原因
によって圧力容器内に散乱、逸出する粉体を、加圧成形
環境内で確実に捕集することにより、粉体が超高圧供給
設備ライン中に混入することを確実かつ容易に防止可能
としたものであり、具体的には、上部開口および下部開
口を上蓋および下蓋によって閉塞する圧力容器内に、そ
の頂部が開口されかつ底部が閉鎖された円筒状のガード
コップを載置し、該コップ内に金属、セラミックス等の
粉末を変形可能なモールド内に封入した被成形体をセッ
トし、前記下蓋側に設けられる圧媒給排路より圧力容器
内に加圧液媒を供給することにより、前記被成形体の圧
縮成形を行なうことにある。

（作 用） 本発明の上記した技術的手段によれば、第１図、詳しく
は第１図Ｉ乃至同図Ｖに亘って例示するように、その上
下開口に上蓋１、下蓋２を閉塞した圧力容器３内に、先
に述べたように変形可能な成形モールド６内に金属、セ
ラミックス等の粉体７を封入して成る被成形体22を装入
して、超高圧の液体による圧媒を供給して加圧成形を行
なうに当り、第１図Ｉに例示するように、圧媒給排ポー
ト2aの設けられた下蓋２を載置面として、その頂部は開
口され、底部は閉鎖された円筒状のカードコップ21を圧
力容器３内に装入し、該コップ21内に被成形体22を汲入
状に挿入セットし、圧力容器３の外部に配設される既知
の超高圧供給設備ライン（図示省略）より、圧媒給排ポ
ート2aを介して圧力容器３内に超高圧化された加圧液媒
５″を供給し、被成形体22に対する等方圧加圧成形を行
なうのである。この加圧成形手段によれば、例えば第１
図IIにおいて例示するように、成形モールド６が破損し
てモールド外に逸出した粉体７はガードコップ21の底部
上に沈澱、堆積することになる。

加圧成形後、第１図IIIに示すように、加圧液媒５″を
減圧して圧媒給排ポート2aを介し、再びライン側の圧媒
タンクに回収することになるが、前記ガードコップ21に
対する液媒５″の流入、流出は何れもコップ21の頂部開
口より行なわれ、コップ21の底部に沈澱、堆積している
粉体７は、前記圧媒流線より外れているので、圧媒の減
圧、回収にさいして粉体７が同行することなく、コップ
21内に残留する。従って第１図IVに示すように、液媒除
去後、上蓋１を開放して被成形体22を圧力容器３より搬
出後、ガードコップ21を同容器３より取出し、第１図Ｖ
で示すように、同コップ21を横置して撒水洗浄部材23等
により、粉体７の回収とコップ21の洗浄処理を行ない、
コップ21は反復使用可能である。即ち本発明によれば、
成形モールド６に付着したり、同モールド６の破損等に
よって逸失した粉体７（粉体以外の混入異物をも含む）
は、ガードコップ21内に散乱することなく沈澱、堆積し
て保持され、液体圧媒の給排排用設備ライン内に混入す
ることなく、ラインにおける流路の閉塞や、シール部に
対する付着等のトラブルを生じるおそれなく、圧力リー
クの原因をなくし、安全かつ安定な等方圧加圧成形作業
の遂行が可能となるのである。

（実施例） 本発明の適切な実施例を、第２図、詳しくは第２図Ｉ〜
第２図Ｘに亘って説示する。第１図Ｉにおいて、ベース
フレーム11の一側におけるプレスセンター位置に、圧媒
給排ポート2aの設けられた下蓋２が閉塞された円筒状の
圧力容器３が設置されるとともに、ベースフレーム11の
他側には、等方圧加圧成形時に圧力容器３に生じる軸力
を支承するプレスフレーム９が、走行車輪12、レール13
および進退用シリンダ14を介して、前記圧力容器３に向
かって直進進退可能に配設され、同プレスフレーム９の
上側には上蓋１が昇降シリンダ15により昇降可能に設け
られ、更に同フレーム９の一側に突設したブラケット16
には、後に上蓋１とフレーム９間に出入可能に挿支され
る受圧板10が、進退用シリンダ17を介して進退可能に付
設され、またプレスフレーム９よりも上方位置には被成
形体22乃至は同成形体22並びにガードコップ21の搬出入
用クレーン23′が、図例では走行ウインチクレーンタイ
プのものとして配設されている。第２図Ｉは被成形体22
の装入状態を示しており、このさい上蓋１の退避によっ
てその上部開口が開放された圧力容器３内には、適宜手
段によって予じめ本発明のガードコップ21を、下蓋２を
載置面として装入セットされている。クレーン23′によ
って先に述べたように、例えばゴム等の変形可能な袋状
体である成形モールド６内に、金属、セラミックス等の
粉体７を封入した被成形体22を、ガードコップ21内に第
２図IIに示すように同心に装入セットするのである。こ
のさいガードコップ21は、例えば金属、プラスチック等
の材料を用い、その頂部は開口面とされ、底部は完全に
閉鎖された円筒状のものであり、コップ21の肉厚は与え
られた形状を保持するだけの肉厚があればよく、実施例
のものでは周側面には孔を有しないものを示しており、
またコップ21は圧力容器３の円筒状内側面とは、コップ
を挿入可能なクリアランスを持つ外径とされ、また被成
形体22の外径よりも大きな内径を持つものとされる。こ
のさいコップ21の周側面における孔の有無、位置は、同
コップ21の底部が圧媒の流線から外れておればよいの
で、特に限定する必要はないが、仮りに孔を設ける場合
は、その位置はコップ全長の1/4より以上にあれば支障
ないものと考えられる。第２図IIで示すようにガードコ
ップ21内に被成形体22を装入セットして後、矢印のよう
に、上蓋１を最上昇位置とし、また受圧板10を最後退位
置としたプレスフレーム９を、矢印のように前記圧力容
器３に向かって移動させるのであり、第２図IIIはプレ
スフレーム９が圧力容器３と同心のプレスセンター位置
に進出した状態を示し、次いで第２図IIIから同図IVに
示すように、昇降用シリンダ15により上蓋１を圧力容器
３に閉塞密封して後、進退用シリンダ17により受圧板10
を下降した上蓋１の上面と、プレスフレーム９の上側下
面との間に進入させるのであり、第２図Ｖに示すように
受圧板10を介入させてプレスフレーム９と圧力容器３と
を一体化して後、既知の超高圧供給設備ラインにより、
圧力容器３内に超高圧の液媒５″を供給して、被成形体
22の等方圧加圧を行なうのである。即ち圧媒タンク内の
例えば水による圧媒を超高圧ポンプにより圧縮したもの
を、圧媒給排ポート2aを介して圧力容器３内に給水し、
同圧媒は容器３の下方からガードコップ21と容器内側面
とのクリアランスを介しし、コップ21の頂部開口面より
コップ内に供給されるのであり、昇圧、所要時間の保持
により、被成形体22の圧縮成形加工が等方圧加圧のもと
に行なわれる。このさいモールド６に付着し、あるいは
モールド破損等により逸出する粉体や異物は、何れもガ
ードコップ21の底部上に沈澱、堆積し、コップへの流
出、圧媒ライン側への散失は生じない。加圧成形が終了
すれば、第２図VIに示すように圧媒給排ポート2aを経由
し、減圧絞り弁や減圧弁により超高圧の減圧、解除を行
なうのである。減圧後、第２図VIIおよび第２図VIIIに
示すように、受圧板10の退避、上蓋１の上昇開放を行な
うとともにに、除圧された水の排水を行なうのであり、
引続き排水を続行するとともに、第２図IXに示すように
圧力容器３との係合を解かれたプレスフレーム９を、第
２図IX向って右方に移動退避させて後、第２図Ｘに示す
ように被成形体22をクレーン23′により圧力容器３外に
搬出し、被成形体22を搬出して後、ガードコップ21を圧
力容器３外に、クレーン23′等を用いて搬出し、同コッ
プ21内の粉体、異物を除去回収し、洗滌等により浄化し
て後、再使用に供することになる。上記した一連の自動
操作において、特に加圧成形より成形品取出しに至る間
において、粉体７や異並物はガードコップ21の底部上に
確実に捕集された、またコップ21の開口頂部よりの圧媒
の流入、流出により、圧媒流線より外れていることによ
り、圧媒の流ライン内に混入するおそれが全くなく、従
来技術における隔膜方式に比し、著しく簡単な手段によ
ってその問題点を解決できるのである。

（発明の効果） 本発明による方法は、次の点において従来技術に対し優
れた利点を持つものである。即ち圧力容器３内にガード
コップ21を装入し、同コップ21内に被成形体22を載置し
て加圧成形を行なう本発明手段によれば、粉体や異物は
コップ21の底部に沈澱、堆積することにより、圧力容器
３内への給液加圧時および圧力容器３内からの減圧排液
時の何れにおいても、圧媒の流れはコップ底部内を全く
経由しないので、圧媒ライン内への粉体や異物の混入は
全く生じないのであり、このさいガードコップ21は、単
に圧力容器３内に装入載置できればよいので、隔膜のよ
うに寸法精度の必要なく、かつ等方圧加圧状態で用いる
ため、材料強度等も必要なく、一般的な金属、プラスチ
ック材料できわめて容易に製作でき、低コストのもので
足り、しかも隔膜のようにシール部等の特別の取付構造
も全く不要で、単に圧力容器３内にセットするのみで足
り、コップ21に作用する力は面圧のみで、変形反復等の
おそれなく、耐用性は半永久的であり、またその形状を
保持するだけの肉厚のもので足りるため、圧力容器３の
有効容積を削減する不利もなく、実施例で見る通り、装
置の操作自動化は何等支障なく、そのコップ21内に捕集
した粉体や異物の回収、除去も、コップ21を外部に取出
してきわめて容易であり、隔膜の場合は、第３、４図の
何れにおいてもその粉体の除去や回収のためには、全体
の分解が必要であるに対し、きわめて有利化され、大型
装置の際、使用するバケットにより破損されるおそれも
ないし、従来通常の等方圧加圧装置に対し、単にガード
コップ21の追加使用のみで即実施可能な点においても優
れ、隔膜方式における問題点はことごとく解消できるも
ので、粉体、異物の液膜混入トラブルを防ぐものとし
て、優れた利点を発揮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ｉ乃至第１図Ｖは本発明方法実施例の操作順序を
示す模式図、第２図Ｉ乃至第２図Ｘは同具体的実施例の
成形操作順序を示す各縦断正面図、第３図および第４図
は従来技術の隔膜方式における成形説明図である。 １……上蓋、２……下蓋、2a……圧媒給排ポート、３…
…圧力容器、21……ガードコップ、22……被成形体、
５，５′，５″……圧媒、６……成形モールド、７……
粉体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上部開口および下部開口を上蓋および下蓋
   によって閉塞する圧力容器内に、その頂部が開口されか
   つ底部が閉鎖された円筒状のガードコップを載置し、該
   コップ内に金属、セラミックス等の粉末を変形可能なモ
   ールド内に封入した被成形体をセットし、前記下蓋側に
   設けられる圧媒給排路より圧力容器内に加圧液媒を供給
   することにより、前記被成形体の圧縮成形を行なうこと
   を特徴とする冷間等方圧加圧成形法。