JPS62280303A - 等方圧ホットプレス装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、一般に５ＨＩＰ法と略称されている固体熱間
静水圧焼結法、即ち固体潤滑材による静水圧（等方圧）
ホントプレス法とその装置に関するものである。

（従来の技術及びその問題点） 一般的なホットプレス法は、型内に充填した粉粒状焼結
材料を加熱加圧して目的の製品形状に焼結するものであ
るが、製品形状が限定されるだけでなく所謂“巣１も発
生し易く、焼結密度を均一に高めて高強度の製品を製造
することが出来ない欠点があった。

このようなホットプレス法によって製造された焼結製品
の欠点を解消するために、焼結された一次製品をアルゴ
ン等のガスを圧力媒体として加圧すると同時に加熱して
、焼結欠陥を除去する熱間等方圧加圧法（所謂ＨＩＰ法
）が開発されたが、高圧ガスを取り扱う関係から大規模
な炉の防ｊ！！施設が必要となり、設備コストが大幅に
アップし、特に小規模な工場での小物の製造装置として
は実用的でなかった。

そこで先に説明したような固体潤滑材を利用する５ＨＩ
Ｐ法を利用して焼結製品に於ける欠陥を除去することが
考えられた。この５ＨＩＰ法は透光性酸化亜鉛等の製造
に利用されているもので、加圧用型内にｈ−ＢＮ等の固
体潤滑材を充填すると共に当該固体潤滑材内に一次焼結
製品を包埋し、そして当該固体潤滑材を通常のホットプ
レス法のように機械的に加圧することにより内部の一次
焼結製品を前記固体潤滑材を介して等方圧力で加圧する
と同時に加熱する方法である。

このＳ　ＨＩ　Ｐ法は、先に説明したＨ［Ｐ法のように
炉に対する大規模な防護施設が不要であり、しかも当該
＋−ｒ＋ｐ法による場合と同様に焼結欠陥を除去し得る
等の利点を有するが、所期の目的を達成するためには固
体潤滑材の潤滑性を最良状態に維持する必要がある。固
体潤滑材として利用されるｈ−ＢＮ等の潤滑性（流動性
）は温度等によって変化するため、温度や圧力等の焼結
条件を焼結目的に合わせながら固体潤滑材の潤滑性を最
良状態に維持することは非常に困難であり、場合によっ
では型内の固体潤滑材がブリッジ現象を起こして被焼結
材を所期通り等方圧力で加圧することが出来なくなる恐
れもある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記のような従来の５ＨＩＰ法に於ける問題点
を解決し得る等方圧ホットプレス法を提案するものであ
って、その特徴は、型内に充填された固体潤滑材を加圧
パンチ棒により加圧すると共に型内を加熱して前記固体
潤滑材に包埋されている被焼結材を焼結する際に、前記
固体潤滑材に振動を与える点にある。

又、本発明は上記の本発明方法を実施するのに好適な等
方圧ホットプレス装置をも提案するものであって、その
特徴は、型内に充填され且つ被焼結材を包埋する粉粒状
固体潤滑材を加圧する加圧手段と、当該型を加熱する加
熱手段を備え、前記加圧手段に於ける加圧用パンチ棒と
相対向する受け用パンチ棒の内部に炉外から挿入される
棒状の振動付加手段を設け、この振動付加手段の先端を
前記受け用パンチ棒の内端部材の前面に対して圧接させ
るための押圧手段を設けた点にある。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を添付の例示図に基づいて説明
する。

１は加圧焼結用型であって、シリンダー状の型枠２、こ
の型枠２の上半部に嵌合する昇降可能な加圧用パンチ棒
３、及び型枠２の下半部に嵌合する受け用パンチ棒４か
ら構成されており、内部にはｈ−ＢＮ等の適当な固体潤
滑材Ｓが充填され、この固体潤滑材Ｓの内部に被焼結材
（−次焼結製品）Ｗが埋蔵される。５は前記型１を内蔵
する断熱用内側ケーシングであって、水冷可能な外側ケ
ーシング６内に支持されている。７は前記内側ケーシン
グ５を取り囲む誘導加熱用コイルであり、前記型１を内
側ケーシング５の外から高周波誘導加熱によって所定温
度まで加熱するものであるが、型１の加熱手段としては
、内側ケーシング５内に設けた電気発熱体を使用するこ
とも可能であるａｒｍ記外例外側ケーシング６、この内
部を真空にするための排気口８や、当該ケーシング６内
に適当な不活性ガスに充填するためのガス供給口９及び
ガス送出口１０が設けられている。

１１は上側支持盤１２に支持された油圧シリンダーユニ
ットであって、そのピストンロッド１１ａは外側ケーシ
ング６の天井部に設けられたガイド部材６ａを貫通し、
内側ケーシング５から上方に突出する加圧用パンチ捧３
の上端に前記ピストンロフト１＋ａの先端が耐火材から
成る中間部材１３を介して当接せしめられている。前記
受け用パンチ捧４は、内側ケーシング５を貫通する筒状
本体１４、この筒状本体１４の内端に嵌合された内端部
材１５、及び筒状本体１４の外端を支持する受け盤１６
から構成され、前記受け盤１６は外側ケーシング６の底
部に設けられた支持部材６ｂを介して下側支持盤１７に
支持されている。この下側支持盤１７は前記上側支持盤
１２と連結されている。

１８は棒状の振動伝達部材１９の一端に超音波振動子２
０を付設した振動付加手段であって、軸方向に昇降移動
させるためのシリンダーユニノト２１のピストンロッド
２１ａによって支持されている。前記棒状の振動伝達部
材１９は、前記下側支持盤１７、外側ケーシング６の底
部支持部材６ｂ、及び受け盤１６を夫々軸方向に昇降可
能に貫通して受け用パンチ棒４の筒状本体１４内に挿入
され、前記シリンダーユニット２１のピストンロッド２
１ａによって押し上げられることにより、前記受け用パ
ンチ棒４に於ける内端部材１５の背面に圧接する。

尚、外側ケーシング６内に入り込む部材、即ちシリンダ
ーユニット１１のピストンロッドｌｌａや振動付加手段
１８等には、必要に応じて冷却水通路２２ｉ　　２３を
設けて水冷し得るように構成するのが望ましい、又、具
体構造の図示及び説明は省略したが、内外両ケーシング
５，６や誘導加熱用コイル７等は、型１内に対する固体
潤滑材Ｓや被焼結材Ｗの装填及び取り出し、或いは型１
の着脱を可能ならしめるために、従来のこの種のホット
プレス装置と同様に左右横方向又は上下方向に開閉若し
くは分割可能に構成されている。

以上のように構成された装置を使用して行う本発明の等
方圧ホットプレス法を説明すると、図示のように加圧焼
結用型１内に固体潤滑材Ｓを充填すると共に当該固体潤
滑材Ｓの内部に適当個数の被焼結材Ｗを型枠２や両パン
チ棒３，４に接触しないように埋蔵し、そして誘導加熱
用コイル７に通電して型１を所定温度まで加熱した状態
に於いて、ンリンダーユニット１１を稼動させてそのピ
ストンロフトｌｌａにより加圧用パンチ棒３を受け用パ
ンチ棒４側へ押圧し、型枠２内の固体潤滑材Ｓを、前記
加圧用パンチ棒３と下側支持！１７に支持されている受
け用パンチ棒４との間で圧縮させる。この結果、固体潤
滑材Ｓはその潤滑性（流動性）によって内部の被焼結材
Ｗをあらゆる方向から均等に加圧することになる。即ち
、固体ＡＩ滑材Ｓに包埋されている被焼結材Ｗは等方圧
力を受けると同時に所定温度に加熱される。

このように被焼結材Ｗを等方圧ホットプレスする過程に
於いて、シリンダーユニット２１のピストンロッド２１
により前記振動付加手段１８を上昇させ、その棒状振動
伝達部材１９の先端を受け用パンチ棒４に於ける内端部
材１５の背面に圧接させた状態で振動子２０を稼動させ
ることにより、型１内の固体潤滑材Ｓに振動を与える。

この結果、型１内の固体潤滑材Ｓが加圧用パンチ捧３と
受け用パンチ棒４との間で圧縮されると同時に振動する
ので、それ自身が存する潤滑性（流動性）と相俟ってブ
リッジ現象を生じることなく完全に隙間なく圧縮され、
被焼結材Ｗの表面に確実に等方圧力を作用させることが
出来る。

この固体潤滑材Ｓに対する振動の付加は、ホットプレス
の全行程に於いて連続的に行っても良いし、適当時間置
きに間歇的に行っても良い。又、場合によっては、ホン
トプレスを開始した直後に於いてのみ固体潤滑材Ｓに対
する振動付加を行うことも出来る。付加する振動の振幅
や振動数は、被焼結材Ｗに対する所期の等方圧ホットプ
レス効果に悪影響が生じないように設定しなければなら
ないことは勿論である。

振動付加手段に使用する振動源としては超音波振動子に
限定されない０例えば油圧や電磁力を利用するもの、偏
心回転体等を使用する機械的なもの等、適宜に選択し得
る。

尚、上記の等方圧ホットプレスを行うに際して、外側ケ
ーシング６内の空気を窒素やアルゴン等の雰囲気調整ガ
スと置換したり、排気して真空にすることが出来る。

（発明の作用及び効果） 以上のように本発明の等方圧ホットプレス法によれば、
固体潤滑材を介して被焼結材を等方圧ホットプレスする
際に当該固体潤滑材を振動させるのであるから、圧縮さ
れる固体潤滑材の潤滑性が振動によって一層良好となり
、被焼結材に対しても完全に隙間なく接触し、ブリッジ
現象が生じる恐れも皆無となる。従って、仮に固体潤滑
材の潤滑性が最良になる条件を満足させることが出来な
い状況のもとでも、当該固体潤滑材の潤滑性を良好に維
持して被焼結材に対する等方圧加圧を確実に行わせ、所
期の等方圧ホットプレス効果を確実に得ることが出来る
のである。

固体潤滑材に振動を与える方法としては、型１の型枠２
や上下の加圧用パンチ捧３或いは受け用パンチ棒４に直
接振動子を付設することも出来るが、実施例に示したよ
うに受け用パンチ棒の内部に炉外（実施例では外側ケー
シング６の外部）から挿入される棒状の振動付加手段を
設け、この振動付加手段の先端を前記受け用パンチ棒の
内端部材の背面に対して圧接させるための押圧手段（実
施例ではシリンダーユニット２１）を設けた本発明装置
によれば、上記の本発明方法を簡単容易に実施すること
が出来るばかりでなく、振動付加手段を炉内の高温雰囲
気から保護することが容易であり、しかも振動を確実に
受け用パンチ棒の内端部材を介して固体潤滑材に付加す
ることが出来るのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す縦断側面図である。 １・・・加圧焼結用型、２・・・シリンダー状の型枠、
３・・・昇降可能な加圧用パンチ棒、４・・・受け用パ
ンチ棒、５・・・断熱材製の内側ケーシング、６・・・
水冷可能な外側ケーシング、７・・・誘導加熱用コイル
、１１・・・加圧用油圧シリンダ−ユニット、１５・・
・受け用パンチ棒４の内情部材、１８・・・振動付加手
段、１９・・・棒状の振動伝達部材、２０・・・超音波
振動子、２１・・・振動付加手段の昇降用シリンダーユ
ニット（押圧手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　加圧用パンチ棒を備えた型内に粉粒状固体潤滑材を
   充填し、この固体潤滑材によって被焼結材を包埋した状
   態で前記固体潤滑材を前記加圧パンチ棒により加圧する
   と共に型内を加熱して前記被焼結材を焼結する際に、前
   記固体潤滑材に振動を与えることを特徴とする等方圧ホ
   ットプレス法。 ２　型内に充填され且つ被焼結材を包埋する粉粒状固体
   潤滑材を加圧する加圧手段と、当該型を加熱する加熱手
   段を備え、前記加圧手段に於ける加圧用パンチ棒と相対
   向する受け用パンチ棒の内部に炉外から挿入される棒状
   の振動付加手段を設け、この振動付加手段の先端を前記
   受け用パンチ棒の内端部材の背面に対して圧接させるた
   めの押圧手段を設けて成る等方圧ホットプレス装置。