JPS62177106A - 複合弁体の製造方法 - 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！！？］ 本発明は弁本体の内壁面に耐食性、更に好ましくは耐摩
耗性等の化学的又は機械的特性に優れた材料をライニン
グした複合弁体の製造方法に関し、詳細には熱間静水圧
焼結法（ＨＩＰ法）を利用して前記複合弁体を製造する
方法に関するものである。

［従来の技術］　。

油田やガス田においては掘削深度か下がるにつれて耐食
性に優れたバルブの供給が必要となり、内壁面に耐食性
材料を内張した弁体を有するバルブが開発されつつある
。この様な弁体の製造方法としては、特開昭５６−１５
６７０４号や特開昭５９−６５６７９号に開示されてい
るＨＩＰ法（Ｈｏｔ　　Ｉ　５ｏｓｔａｔｉｃＰ　ｒｅ
ｓｓｉｎｇ法）を利用することが考えられており、低合
金鋼製弁体の内面に例えばＩｎ−６２５（コルト社製）
の粉末を焼結成形させたものが提供されている。

ここで使用されているＨＩＰ法の概略を第２図に基づい
て説明すると、予め成形されている弁体１の内部に、該
弁体内部空間より小径の中空製芯材２ａ、２ｂを配設し
、弁体１内壁と芯材２ａ。

２ｂの外面との間に環状中空部３を形成する。次いで該
中空部３の端部を塞ぐ為の蓋４を弁体１に固定すると共
に、該中空部３に耐食性粉末６を充填する。その後弁体
１全体を加熱し図示しない真空ポンプに連通された脱気
バイブ５から充填部内を脱気する。次に脱気バイブ５を
閉塞して弁体１を更に加熱すると共に加圧しくＨＩ　Ｐ
工程）、粉末６を弁体１内壁面に焼結させる。そして蓋
４及び芯材２ａ、２ｂを機械加工によって切削除去する
か、或はあらかじめ離型剤を芯材の外表面にコーティン
グしておくことによって芯材を引抜ぎ、最後に焼結され
たライニング層を機才戒加工によって仕上げる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記した方法では芯材２ａ、２ｂとして中空状の缶材が
用いられているため、ＨＩＰ処理時の加熱・加圧に際し
て芯材外径が不均一に膨張され、ライニング層の寸法精
度を著しく損ねるという問題がある。その結果全工程が
終了した後で行なうライニング層の機械加工において多
大な労力を費やさなければならなくなる。特に耐摩耗性
をも保有する材料を成形するときには上記不都合が一層
顕著なものとなる。

そこで本発明者らは、弁体内壁へのライニング層の形成
をより高精度で行なうこと・のできるＨＩＰ法の開発を
目的にして研究を重ね、本発明を完成させるに至った。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成し得た本発明方法の第１は、上記従来例
の芯材２ａ、２ｂに代えて中実鋼製芯材を使用し、焼結
終了後は該芯材を機械加工にょって旋削除去する点に特
徴が存在する。次に本発明方法の第２は、弁本体より熱
膨張率の大きい材料で構成した中実芯材を用い、且つそ
の芯材ｉ面に離型剤を被覆しておき、焼結終了後は該芯
材をライニング層から簡単に引抜き得る様にした点に特
徴が存在する。

［作用］ 本発明は、芯材として中空材を用いずに中実製芯材を使
用することとしたので、ＨＩＰ処理による加熱・加圧に
対しても芯材外面の寸法変化はほとんどなく、弁体内壁
に焼結成形されるライニング層の形成厚さを均−且つ高
精度なものにすることができる。従って複合弁体の内壁
面に形成されたライニング層を仕上げ加工する必要があ
る場合であってもライニング層の切削量が少なくて済み
、機械加工を短時間に完了することができる結果生産性
が向上し、勿論精度向上効果も甚大である。

中実芯材として快削鋼を採用すれば、芯材の旋削除去が
非常に簡単であり、この面において生産性の向上が期待
できる。

又中実芯材として弁体よりも熱膨張率が大きい材料を使
用し、ざらに該中実芯材に離型剤を被覆しておけば、Ｈ
ＩＰ焼結後の冷却によって芯材の収縮量が大きくなり、
且つ離型剤の作用と相まって芯材を簡単に引抜くことが
できる。従ってこの後者の方法であれば精度の改善効果
が顕著であり、芯材引抜き後の切削仕上げ工程を省略し
得る場合もあり、製作コストの低減が一層顕著になる。

［実施例］ 低合金鋼（ＳＡＥ４１３０）製弁体内部にＩｎ６２５製
の粉末をＨＩＰ法によって焼結する例を第１図に示す。

弁体１の内部に快削鋼製中実芯材７ａ、７ｂを挿入し、
該芯材７ａ、７ｂの外面と弁体１内壁によって形成され
る中空部３に粉末状Ｉｎ６２５を充填し、Ｍ４を弁体１
に溶接密閉する。その後弁体１を加熱しつつ脱気バイブ
から中空部３内を真空引きし、脱気終了後前記脱気パイ
プ５を閉塞する。

次いで弁体１全体を１１５０℃、　１０００ｋｇ／　ｃ
ｍ２の高温高圧下に３時間保持し、ＨＩＰ処理によって
弁体１を外部から重点的に加圧してライニング層を芯材
７ａ、７ｂの上に焼結する。尚ライニング層の原料は粉
粒体でも良いし、或はあらかじめ板状に成形されたもの
を使用しても構わない。又材料的にはＩ　ｎ６２５の他
各種の金属やセラミック材を使用することができる。ま
た５ＡＥ４１３０ｉの耐力は１１５０℃において２．０
ｋｇ／ｃｍ２であるが、該実施例では中実芯材を使用し
ている為１０ｋｇ／ｃｍ２まで加圧しても全く不都合は
生じず強固且つ高性能のライニング層を形成することが
できた。

ＨＩＰ処理の後、蓋４及び芯材７ａ、７ｂを機械加工に
よって切削除去し、ライニング層の観察を行なった。そ
の結果ライニング層は緻密化の進んだ真密度体となって
おり、弁体１に対して完全に固相接合していた。尚粉末
原料充填時の見掛は密度は真密度の約７０％であった。

またライニング層の寸法誤差は約３％以下まで抑えるこ
とができ、従来不良率が４％近くまであったのに対し、
本発明方法では不良率を２％以内に減らずことができた
。

次に芯材として５ＵＳ３０４製中実材を用い、該中実芯
材の外表面にはあらかじめ離型剤としてＡｕ２０３を塗
布しておいた。そして上記実施例と同条件でＨＩＰ成形
を行なった。その結果）（ＩＰ処３！！終了後は、蓋４
を切削除去し、次いで芯材７ａ、７ｂを軸方向へ押圧す
るだけで、芯材のみを簡単に引離し除去することができ
、ライニング層は弁体内面に強く接合一体化していた。

これには離型剤Ａｘ２０３の作用だけではなく、弁体１
と芯材７ａ、７ｂの熱膨張係数の相違も寄与しており、
弁体１の熱膨張係数が１１．３Ｘ　１Ｏ−６（４１３０
ｗｌ製）であるのに対し中実芯材の熱膨張係数は１６．
５Ｘ１０−’　（Ｓ　Ｕ　Ｓ　３０４製）であり、熱膨
張係数の差が）（ＩＰ処理における加熱、玲却によって
両者に膨張・収縮差を生じせしめ、芯材の簡単な引抜き
を可能としたのである。離型剤としてはＡｕ２０３の他
ＰＳＺ等の使用も可能である。中実芯材の素材は、第１
発明では快削性が高いもの、第２発明では熱膨張係数が
弁体のそれより大きいものでありさえすれば良く、例示
されたものに限定されない。

［発明の効果］ 本発明に係る複合弁体の製造方法により、ＨＩＰ処理後
の仕上げ機械加工が短時間で且つ少ない労力で行なえる
様になり、時によっては省略することも可能となり生産
性が向上すると共に、寸法精度が向上し製品弁体の不良
率の発生も少なくすることができる様になった。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明方法による複合弁体の製造を説明するた
めの概略説明図、第２図は従来の複合弁体製造方法を説
明するための概略説明図である。 １・・・弁体　　　　　　２ａ、２ｂ・・・中空状芯材
３・・・中空部　　　　　４・・・蓋 ５・・・脱気パイプ　　　６・・・粉粒状原料７ａ、７
ｂ・・・中実状芯材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐食性材料を弁本体に内張りした複合弁体を熱間
   静水圧焼結法によって製造する方法であって、中実鋼製
   芯材を弁本体の内表面との間に環状中空部を形成しつつ
   該弁本体内に配設し、前記中空部内に耐食性粉粒体又は
   耐食性板材を充填した後、該充填部を脱気・密閉し、更
   に熱間静水圧焼結法によって前記耐食性粉粒体又は板材
   を弁本体の内表面に焼結して耐食性ライニング層を形成
   し、次いで前記鋼製芯材を旋削除去することを特徴とす
   る複合弁体の製造方法。
2. （２）耐食性材料を弁本体に内張りした複合弁体を熱間
   静水圧焼結法によって製造する方法であって、弁本体よ
   りも熱膨張率の大きい材料で構成し、且つその表面に離
   型剤を被覆してなる中実製芯材と弁本体の内表面との間
   に環状中空部を形成しつつ該弁本体内に配設し、前記中
   空部内に耐食性粉粒体又は耐食性板材を充填した後、該
   充填部を脱気・密閉し、更に熱間静水圧焼結法によって
   前記耐食性粉粒体又は板材を弁本体の内表面に焼結して
   耐食性ライニング層を形成し、次いで前記芯材を耐食性
   ライニング層から引き抜いて除去することを特徴とする
   複合弁体の製造方法。