JPS6246189A - 熱間等方圧プレス装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱間等方圧プレス　（Ｈｏｔ　ｌ５ｏｓｔａ
ｔｉｃＰ　ｒｅｓｓ０以下、略称ｒＨＴＰｊという。）
装置に関するものである。

本発明の装置は、 （ａ）粉末冶金やファインセラミックスにおける粉末の
圧密やノア１］圧焼結、 （ｂ）金属粉末やファインセラミックスの焼結晶や金属
の鋳造品、鍛造品などの欠陥除去、（ｃ）同種、異種材
料の拡散接合、 （ｄ）複合材料における自慢処理、 などを行う分野で（り用される。

［従来の技術］ 第５図支び第６図に、従来の最も一般的なＩ（ＩＰ装置
の例を示す。

図中１は圧力容器であり、この中には、断熱フートによ
り覆われた加熱炉（図示せず）が設置１′られでいる。

圧力容器１は、円筒状の圧力容器胴２、上蓋３、圧力容
器胴２の下端開口部内周に嵌合固定されたボトムリング
４、ボトムリング・１に気密嵌合された下蓋５とからな
り、被処理材Ｗは、圧力容器１の下端開口部を開閉する
前記上在５の上に載せて装入シリンダ６により下蓋５を
下降・上昇させることによって出し入れされる。圧力容
器１は、密閉した際、口字状の枠であるヨーク７により
、土石３及び下蓋５が押さえられ、高圧に耐えるように
保持される。このため、ヨーク７は図示の位置から、矢
印（イ）の如く府道できるようになっている。

このＨＩ　Ｐ装置では、被処理材Ｗの準備−圧力容器ｌ
への材料の装入−圧力容器ｌ内の真空引−ガス置換−昇
圧−加熱昇温一温度圧力の保持−冷却−ガス回収−減圧
−圧力容器１の大気開放−被処理材Ｗの取り出し、を１
サイクルとして操業が行なわれ、不活性ガス雰囲気下で
行う必要のある冷却工程は、圧力容器ｌ内の加熱炉の中
で行われている。

ところが、この場合圧力容器が水冷され熱を外部に放散
しやすい構成になっているが、圧力容器内で加熱炉及び
断熱フードを介して被処理材を冷却するので、非常に冷
えにくく冷却に長時間を要し、１サイクル当たりに要す
る時間がかかつて生産性が悪いという問題がある。

そこで、本出願人は、被処理材を、高温のまま裸で圧力
容器外に取り出し、不活性ガス雰囲気に保った気密室内
に被処理材を入れて直接冷却するようにしたＨＩＰ装置
を提案した。

この装置は、圧力容器を備えたＨ　Ｉ　Ｐ装置本体に関
係付けて、圧力容器外部に気密に保持し得る室を設け、
この室と圧力容器の開口部を、ヨークの移動の支障にな
らないよう、適宜にシール筒て気密的に連絡し、ＨＩ　
Ｐ処理された高温の被処理材をこのシール筒を通して前
記気密の室に取り出し、この室ないしはこの室に隣り合
う冷却室で被処理材を直接冷却するようにしたものであ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、この場合のシール筒は、ヨークの移動の支障
にならないように、適宜迅速にセット・リセットする上
での操作性がよいこと、また高い気密性を確保しやすい
こと、が要求される。しかし、単なる金属製の筒体をシ
ール筒として用いると、剛体であるだけに、セット・リ
セット時の操作性が悪く、このため気密性を確保しにく
い、という問題がある。

本発明は、シール筒をセット・リセットする際の操作性
が良く、高い気密性を確保しやすくした外部冷却式のＨ
ｒ　Ｐ装置を提供することを目的とするものである。

［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ものであって、圧力
容器の披処理材出し入れ口と、圧力容器の外部に設けら
れｒこ室との間に、両者を気密に連絡するシール筒が適
宜に配置され、このシール筒を通（７て被処理材の出し
入れが行なイつれろ熱間等方圧プレス装置において、ギ
１記／−ル筒を伸縮自ｔＥのベローズで構成（２、その
ベローズの伸縮方向一端をギｉ記順力容器外部に設けら
れた室側に固定したことを特徴としている。

［作用コ 上記構成のＨＩ　Ｐ装置においては、ベローズ式のシー
ル筒を伸ば十ことにより、圧力容器の開口部と、圧力容
器外部の室を気密に連絡する。し几がって、この状態で
二ノール箇内及び外部の室を不活性ガスてガス置換する
ことにより、高温の被処理けを課のまま外部の室に取り
出せる。

また、ベローズ式のシール筒を縮めた場合、圧力容器に
対してヨークを移動セットするスペースを提供し、圧力
容器においてＨＩＰ処理できるようにする。

［実施例］　　１ 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図を参照して説
明する。

第１図は実施例のＨＩ　Ｐ装置の側断面図、第２図は同
平面図、第３図はシール筒部分の詳細を示す側断面図で
ある。

図中１０で示すものはＨＩ　Ｐ装置本体であり、これは
、従来のものと同様に、圧力容器１と、ヨーク゛７及び
ヨーク移動台車１１と、架台１２とから構成されている
。

圧力容器ｌは、円筒状の圧力容器胴２、上蓋３、ボトム
リング４、ボトムリング４に嵌まる下蓋５とからなり、
圧力容器Ｉの中には、断熱フード１３により覆われた加
熱炉１４が設けられ、加熱炉の中にはヒータ１５が設け
られている。

そして、このＨＩ　Ｐ装置本体１０では、下蓋５を開い
て被処理材Ｗの出し入れが行われ、また圧力容器Ｉを閉
じてＨＩ　Ｐ処理を行う際、ヨーク７を圧力容器１の位
置まで府道させ、ヨーク７により上蓋３及び下蓋５を押
さえることによって、圧力容器１か高圧に耐えるように
保持されろ。

このような構成の装置本体ｌＯの下方には、３つの気密
の室Ａ、Ｂ、Ｃが直列に連結されて配置されている。室
Ａは装置本体ＩＯに装入する被処理材Ｗを亭備するため
の準備室、室Ｂは被処理材Ｗを装置本体１０内に装入す
るための装入室、室Ｃｉｔ装置本体１０で処理しｆコ後
の被処理材Ｗを冷却する冷却室としての機能を持つよう
それぞれ構成されている。

中央の装入室Ｂはちょうど圧力容器ｌの真下に位置し２
ており、装入室Ｂの下部には、被処理材Ｗを下蓋５の上
に載せたまま圧力容器Ｉの中に装入できるように、装入
シリンダＩ６か備えられている。

これらの室Ａ−Ｂ間、また室Ｂ−Ｃ間、端部の室、八、
Ｃと外部との各間には、それぞれ各室Ａ、Ｂ、Ｃを気密
に保つための横スライド式のノール扉１７．１８．１９
．２０が設けられている。

ま１こ、中央の装入室Ｂの」一部に形成された開口部２
１には、上下に伸縮可能な・＼ローズ式のシール筒２２
の下端が気密的に取り付けられている。。

このベローズ式のシール筒２２は、第３図に示すように
、下端が装入室Ｂの鉄皮２３に固定された金属製のベロ
ーズ本体２・１と、二のベローズ本体２・１の上端に取
り付けられた口公リング２５と、口金リング２５の上端
に取り付けられた」−而にＯリング２６を何するフラン
ツ２７と、ベローズ：１＝体２４の内側に配置され、」
一端か口金リング゛２５の内周面下部に固定されて、ベ
ローズ本体２４の伸縮に従って上下にスライ′卜するベ
ローズ保護用の断熱筒２８とから構成さ杓、ている。こ
の断熱筒２８は内部に水路か形成された水冷式のもので
あるが、断熱材のみで構成してしよい。

そして、口金リング２５の４周に取り付けられたブラケ
：Ｉ　ト２９にノール筒界降用ノリン、ｙ３０のロッド
先端が連結さイ１０、シリンダ３０を作動さＨ゛ること
によｉつ、ベローズ本体２４を伸縮させる構成になって
いる。なお、シール筒昇降用シリング３０は平面視した
際、装入室Ｂの斜め側方の位置に２台配置され、上方に
ロッドを向けて固定されている。

面記ンール筒２２は上昇させられた際、ボトムリング４
の下端にそのフラノン２フ上面か当接して気密を確保す
るものであり、そのため、ボトムしンク４の下端には、
ソール簡２２側のフラッジ２７に対応するようフランジ
３１か設けられている。この場合、ボトムリング側フラ
ンツ３１は、ホ１−ムリング本体３２にχ・ｉしてボル
ト３３によ；つ着脱自在に取りイ１けられており、必要
時に取り外せるようになっている。

これは、ボトムリング・１を圧力容器胴２から下方に取
り外す場合の便宜を図っての構成である。

ずなわら、ボトムリング４を取り外す場合には、装入室
Ｂの装入シリンダ１６を動作させて、シリンダ１６のロ
ッド先端にボトムリング４を載せて下降させるという方
法がとられる。ところか、ボトムリング４に、シール筒
２２のフランジ２７と合致するフラッジを固定的に設け
ると、そのフランジかシール筒２２の最小内洋よりも大
きくなるため、ボトムリング４を、シール筒２２中をＸ
！Ｉ０させて取り外、すことができない。そのため、ボ
トムリング４を、ボトムリング本体３２とフランジ３１
とに分け、ボトムリング４の取り外し時に、フラッジ３
１を外しボトムリング本体３２のみ、シール筒２２内を
通過させて、装入ノリンｙ１６で下降させることかでき
るようにしているのである。

また、このようにボトムリング本体３２を通ろさけるこ
とから、ノール筒２２の最小内１には、ボトムリング本
９体３２の外径よりら大きく形成さ１１でいる。なお、
ボトムリング４側のフランツ３１下面には、シール筒２
２の口金リング２５部分を案内してフランジ２７．３１
同士を気密的に合致させるためのガイドリング３・１が
設けられている。

以上の如く構成されたシール筒２２は、ノール簡昇降用
ノリング３０のロッドを伸長・退縮させることにより、
上昇・下降させられ、上昇させられた際には、圧力容器
ｌの開口部と装入室Ｂを気密に連絡し、その状態で下蓋
５を開いて下降させることができるようにし、また、下
降させられた状態で、ヨーク７を圧力容器Ｉの位置に前
進させることを妨げないようになっている。

また、■端室Ａ、冷却室Ｃの各内部、及び準備室Ａの外
部、冷却室Ｃの外部には、それぞれ被処理材Ｗを移送す
るための搬送装置３５．３６．３７．３８が設ケられ、
室Ａ−Ｂ間、室Ｂ−Ｃ間、及び室Ａと外部間、室Ｃと外
部間においてそれぞれ被処理材Ｗを移送できるようにな
っている。

次に、上記構成のＩ（Ｉ　Ｐ装置で操業を行う場合の手
順並びにその際の作用について、第４図のフロー図を併
什て参、照しながら説明する。

連続運転中における一つの被処理材の流れにしたがって
説明する。

くめ帰室Ａ〉 （１）まず、準備室Ａの入口側のシール扉１９を開放す
る。このとき、準備室への出口側のシール扉１７は閉鎖
している。

（２）準備室Ａの外部にある搬送装置３７により、被処
理材〜Ｖを準備室Ａ内に移送する。

（３）準備室Ａの入口側のソール扉Ｉ９を閉鎖し、亭帰
室Ａ内を気密の状態に保つ。

（４）準備室Ａ内を真空に引き、ガス置換する。

そして、準備室Ａ内で予め定められた所定の準備作業（
たとえば予熱）を行う。

（５）Ｑ備室、への出口側のシール扉１７を開放する。

このとき、Ｈ［Ｐ装置本体１０及び装入室１３は後述す
る（２０）の段階にある。

（６）ｉｌｌ備室帰室の搬送装置３５により、■帰室Ａ
内の被処理材Ｗを装入室Ｂに移送し、装入室Ｂ内の装入
シリンダ１６上に乗っている下履５の上に被処理材Ｗを
載仕る。

（７）ｉｌｔ６備室Ａの出口側のシール扉１７を閉鎖す
る。

〈装入室Ｂ・Ｉ（Ｉ　Ｐ装置本体１０＞（８）装入シリ
ンダ１６を動作させることにより、下蓋５を上昇させ、
下Ｍ５上の被処理材〜Ｖを１１１Ｐ装置本体ＩＯの圧力
容器ｌ中に装入し、下蓋５を閉じる。

（９）装入シリンダ１６のロットを下降させ、それとと
もにシール筒昇降用シリンダ３０を動作してノール筒２
２を下降させる。すなわち、ベローズ２４を縮めて、ヨ
ーク７が前進する際の支障にならないような状態にする
。

（１０）ヨーク７を圧ツノ容器ｌの位置まで而進さ仕、
上蓋３及び下蓋５を高圧に耐えるように押さえる。

（１１）圧力容器Ｉ内を真空に引き、ガス置換する。

（１２）圧力容器１内を昇圧・昇温させて、圧力容器ｌ
内のガスを高圧・高温状態に保持し、ＨＩＦ処理を行う
。

（１３）圧力容器Ｉ内でのＨＩ　Ｐ処理が終わったら、
圧力容器１内のガス圧を減し、ガス回収を行う。

（１４）その後、ヨーク７を図示の待機位置まで後退さ
せる。

（！５）シール筒昇降用シリンダ３０を作動し、ロット
を伸ばしてシール筒２２を上昇させる。

すなわち、ベローズ２４を伸ばして、シール筒２２側フ
ランジ２７をボトムリング４側フランジ３１に当接させ
、圧力容器ｌの開口部と装入室Ｂを気密的に連絡する。

その際、ノール筒２２の上端は、ボトムリング４側フラ
ンジ３１の下端に設けたガイドリング３４により芯出し
されるので、上端のフランツ２７は垂直に案内されてボ
トムリング、１側フランジ３１に当接し、０リング２６
の面圧が一様になる。したがって、確実な気密性が確保
されろ。また、この動作とともに、装入シリンダ１６を
動作してロッドを」二昇させる。

（１６）装入室Ｂ、シール筒２２内を真空に引き、ガス
置換する。

（１７）下蓋５を開き、装入シリンダ１６により下蓋５
に乗Ｕ°た状態でＨＩＰ処理された被処理材Ｗを下降さ
せ、被処理材Ｗを課のまま圧力容器１から装入室Ｂ内に
取り出す。このとき、冷却室Ｃはノール扉１８．２０が
閉じられ、内部かガス置換された状態にある。

（１８）冷却室Ｃの人口側のシール扉１８を開放する。

（１９）冷却室Ｃ内の搬送装置３６により、装入室Ｂ内
に取り出された被処理材Ｗを、冷却室Ｃ内に移送する。

（２０）冷却室Ｃの入口側のシール扉Ｉ８を閉鎖する。

く冷却室Ｃ〉 （２１）冷却室Ｃ内で、課のままの被処理材Ｗを直接冷
却する。この時点て、圧力容器１及び装入室Ｂは、次の
サイクルの操業のために解放される。

（２２）冷却室Ｃ内で冷却し終わったら、冷却室Ｃの出
口側のシール扉２０を開放する。

（２３）冷却室Ｃの外部の搬送装置３８により、被処理
材〜Ｖを外部に移送する。

（２４）冷却室Ｃの出口側のソール扉２０を閉鎖する。

以上で一つの被処理材の操業サイクルを終了するが、こ
のＨＩ　Ｐ装置では、１夏数の被処理材を、＋ｉｉｉ後
に工程的なずれを保ちながら順次連続的に処理すること
かできる。

たとえば、冷却室Ｃで館の被処理材を冷却しているとき
、次の被処理材を圧力容器ｌ中てＩ−ｆ　Ｉ　Ｉ）処理
することができ、亭帰室Ａでは、さらにその次の被処理
材の準備作業を行うことができる、このため、ＨＩ　Ｐ
装置本体ｌＯの１サイクル当ｆこｌ）のＭ用時間が短縮
され、きわめて効率のよい操業か実現される。

また、上のＨＩ　Ｐ装置においては、冷却室Ｃで、課の
ままの被処理材を直接冷却するので、冷却１変がきわめ
て早くなり１．一つの被処理材の恒理時間が短くなると
いう利点ら得られる。

また、上記のＨＩＰ装置におい、では、シール簡２２を
ベローズ式に構成しているから、位置出し操作を柔軟に
行なうことができ、操作を楽にｉテえる上、高い気密性
をたやすく得ることができる。

さらに、シール簡２２内には高温の被処理÷４か通過す
るが、実施例のシール簡２２ては、べＪ−ズ２・１の内
側に水冷式の断熱筒２８を配置しているので、耐熱性の
金属でベローズ２４を形成しなくても耐久性が保たれる
。また、ベローズ２４は非金属で作ってもよい。

また、上の説明では、室Ａを弗帰室、室Ｃを冷却室とし
て機能させる場合を説明したが、室Ａを冷却室、室Ｂを
堕帰室として逆に機能させるように１−てらよい。また
、ある時間たけ画室ともＱ価基、あるいは冷却室として
機能させるようにしてもよい。

また、上記の実施例の説明では、冷却室Ｃや堕帰室、へ
内では、各１９１ずつ被処理材を処理する場合を述べた
が、複数側を同時に処理するようにしてもよい。

また、上記実施例では、冷却室Ｃや準備室Ａをそれぞれ
１室ずつしか設けていないが、必要に応じて、複数室ず
つ設けてもよい。特に、冷却については、時間がかかる
ので、複数設けるのがよい。

その場合、冷却室を直列に配置して、肋膜の室から段階
的に冷却するようにすれば、冷却効率ばかりでなく、設
備費の点でも仔モリになる。

また、上記実施例では、圧力容器の下蓋を開いて被処理
材を出し入れする形式の乙のについて説明したが、本発
明は、それに限られるものではなく、上方から被処理材
を出し入れ士る形式のらの、側方から出Ｌ２人れする形
式のもの等、任ぎの形式のものに適用できる。

［発明の効果］ 以上の説明のように、未発明によ＋ｔば、次、・）効果
を得ることができろ。

■シール簡を伸ばして、圧力容器の彼処理付出し入れ口
と、圧力容器外部の室を気密に連絡し、ノール筒内及び
室内を不活性ガスで置換することにより、外部と気密的
に遮断された状態で、圧力容器の五をあけて、被処理材
を高温のまま裸で圧力容器外に取り出すことができる。

そして、その課のままの被処理（オを、ガス置換した冷
却室に入れれば、被処理Ｅ（を直接冷却することができ
る。また、一方で空いた圧力容器に、次の被処理材を公
人オることがてきろ。二のｊ二め、圧力容器をフルに活
用でき、生産能率をア・ノブさＵ′ろ、二とができる。

■■で述へたように、被処理材を裸のまま外部に取り出
１．て冷却できることから、冷却時間を短縮することか
でき、ｌサイクル当たりの圧力容器の利用時間を短縮す
ることができる。したがって、Ｉ−（Ｉ　Ｐ装置本体の
一１ヨ当たりの操業回数を増加させることができ、操業
コストを引、き下げることが可能どなる。

■ノール笥を柔軟性のあるベローズで構成し、−・λ゛
にを圧力容器外部に設（十た室側に固定しているので、
定位置・＼のセット、退避位置へのリセット５、ン）操
作を容易に行なうことができる。特に、位置出し操作を
柔軟に行なうことができるので、高い気密性をたやすく
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を説明するためのち
ので、第１図はＨｉＰ装置の全体側断面図、第２図は同
平面図、第３図はソール簡部分の詳細を示＋側断面図、
第・１図は同Ｈｒ　Ｐ装置の操業フロー図、第５図は従
来のＨＩ　Ｐ装置の一例を示す側断面図、第６図は同平
面図である。 １　・・・・・圧力容器 ２　・・・・・・圧力容器胴 ３　・・・・上蓋 ４　・・・・・・ボトムリング ５　　・・下蓋 ７　・・・・・ヨーク ＩＯ・・・・・・ＨＩ　Ｐ装置本体 ２２・・・・・ノール笥 ２４・・・・・・ベローズ ２５・・・・・口金リング ２６・・・・・０リング ２７・・・・・・フランジ ２８・・・・・断熱筒 ２９・・・・ブラケット ３０・・・・シール筒昇降用ンリンダ ３１・　・・フランジ ３２・・・・・・ポ１−ムリング本体 ３３・　・・ボルト ３．１　・　ガイドリング 八　　・　　　・　べへ　（荀　室 Ｂ　・・・・・装入室 Ｃ・冷却室 Ｗ・・・・・被処理材 第２図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧力容器の被処理材出し入れ口と、圧力容器の外部に
   設けられた室との間に、両者を気密に連絡するシール筒
   が適宜に配置され、このシール筒を通して被処理材の出
   し入れが行なわれる熱間等方圧プレス装置において、前
   記シール筒を伸縮自在のベローズで構成し、そのベロー
   ズの伸縮方向一端を前記圧力容器外部に設けられた室側
   に固定したことを特徴とする熱間等方圧プレス装置。