JPS6246190A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、熱間等方圧プレス　（Ｈｏｔ　！５ｏｓｔａ
ｔｉｃＰ　ｒｅｓｓ０以下、略称ｒＨｒＰｊという。）
装置に閏する乙のである。

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
圧密や加圧焼結、 （ｂ）金属粉末やファインセラミックスの＃：結品″ｅ
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）複合材料における含浸処理、 などを行う分野で利用される。

Ｕ従来の技術］ 第８図及び第９図に、従来の最も一般的なｌ−（ＩＰ装
置の例を示す。

図中１は垂直に立てられた圧力容器であり、この中には
、断熱フードにより覆われた加熱炉（図示Ｕ−ず）が設
けられている。圧力容器ｌ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４に気密嵌合された下
蓋５とからなり、被処理Ｈｗは、圧力容器１の下端開口
部を開閉する前記下蓋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Ｈ−ることによって出し入れ
さｆする。圧力容器ｌは、密閉した際、口字状の枠で３
５ろヨーク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）の如く前進できるようにな
っている。

このＨＴＰ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ｌの大気開放−被処理（オＷ　Ｑ’）取り出
し、をｌ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１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
しやすい構成に戸っているが、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、■サイクル当たりに要す
る時間がかかっ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、高温のまま課で圧力
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ｆ二。

この装置は、圧力容器の下方に間隔をおいて、内部に被
処理材の装入・取り出しのための装入フランジを備えた
気密保持可能な装入室を設け、この装入室と圧力容器の
間に、圧力容器の下蓋を明けた際の開口部と前記装入室
とを気密的に連絡するシール筒を配置し、このシール筒
はヨークを圧力容器にセットする際の支障にならないよ
う適宜にリセットできるように構成し、そして、圧力容
器内で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装入室に取り出１−１装入室ない
しは装入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り、シール筒は、シール筒をセット
した状態で下蓋を下降させろ関係上、その上端を、下蓋
の外側のボトムリングの丁・瑞に設けたフランジに気密
に当接させるようにしている。

Ｌ、２明か解決しようとする問題点」 ところで、ボトムリングは、常時は、圧力容器胴に取り
付けられているが、メインテナンス時は、そ口、に載せ
られているヒータ、断熱フートと一緒に装入シリンダを
使ってシール筒内を通過させて装入室に降ろせることが
必要である。

ところが、シール筒上端を当接させるフランジを、ボト
ムリングに一体に設けると、フランジがシール筒上端と
合致する寸法のらのであるから、このフランジか邪魔に
なってボトムリングをシール筒内を通過させて装入室内
に降ろすことができないという問題がある。

本発明は、シール筒内を通してボトムリングを装入室に
降ろせるようにした外部冷却式の）（ＩＰ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一 本発明は、略垂直に立てられｆこ円筒状の圧力容器胴の
下端開口部内周にホト、−リングが嵌合され、このボト
ムリング内周に下蓋が気密嵌合され、この下蓋を下降さ
せることによ蟲つ容器を開として、被処理材の出し入れ
を行なう圧力容器と、こ、つ圧力容器の下方に間隔をお
いて配置され、内部に被処理材の装入・取り出しのｆこ
めの数構を備えた気密保持可能な装入室と、この装入室
と圧力容器・）間に適宜に配置され、圧力容器の下ｋを
明けた際の開口部と装入室とを気密に連絡するシール筒
とを具備した熱間等方圧プレス装置において、ボトムリ
ングの下端に、ボトムリング外径より大きい外径をａす
るフランジを取り外し可能に気密に取り付け、このフラ
ンツにシール筒の上端を当接させるよう構成するととも
に、シール筒の内径をボトムリング外径より大きくした
ことを特徴としている。

［作用］ 上記構成のＨＩ　Ｐ装置において：よ、ボトムリングを
取り外す場合、まずソール筒をリセット状態にしてフラ
ンジをボトムリングから取り外し、フランジはシール筒
を通過さけずに側方に取り外す。

その状態で、ボトムリングを圧力容器胴から外Ｉ２て装
入室の機構によりボトムリングを支えながら下降させる
。この際、ボトムリングはシール筒内径より小さいので
、ボトムリングを７−ル筒内を通して装入室内に下降さ
せることかできる。

［実電例：・ 以下、本発明の一実施例を第１図〜第７図を参照して説
明する。

第１図は実施例のＨＩ　Ｐ装置の全体側断面図、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。

第１図、第２図において、図中ＩＯで示すものはＨＩＰ
装置本体であり、これは、従来のものと同様に、垂直に
立てられた圧力容器ｌ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１１でいる。

圧力容器Ｉは、円筒状の圧力容器胴２、上ｈ３、ボトム
リング・１、ボトムリング４に嵌まる下蓋３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ＨＩＰ装置本体ＩＯ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ｊ下刃容器ｌを閉
じてＨＩＰ処理を行う際、ヨーク７を圧力容器ｌの位置
まで前進させ、ヨーク７に、１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が高圧に耐えるように
保持される。

このような構成の装置本体ＩＯの下方には、３つの気密
の室Ａ、ＢＳＣが直列に連結されて配置されている。室
Ａは装置本体ｌＯに装入する被処理材Ｗを準備するため
の準備室、室Ｂは被処理けＷを装置本体ＩＯ内に装入す
るだめの装入室、室Ｃは装置本体１０て処理した後の被
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１の真下に位置して
おり、装入室Ｂの下部には、被処理材Ｗを下蓋５のＬに
載せたまま圧力容器１の中に装入できるように、装入シ
リンダ１６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Ａ、Ｃ
と外部との各間には、モイ−ぞれ各室Ａ、Ｂ、Ｃを気密
に保つ１こめの横スライド式の７−ル扉１７．１８．１
９．２０が設けられている。

ま１こ、中央の装入室Ｂの上部に形成された開口部２１
には、シール筒２２が上下に昇降可能に設けられている
。シール筒２２は、第３図に示すように、二重購造で内
部に冷却水ノヤケソトを有する本体筒部２３と、この本
体筒部２３の上端、下端に取り付けられ、それぞれの上
面にＯリング２４．２５を有する上フランツ２６及び下
フランジ２７と、本体筒部２３の内側に張られた断熱材
２８とから構成されている。このシール筒２２は、最小
内径がポ）・ムリング４の外径より大きく形成されてお
り、内部にボトムリング４を通過させることができるよ
うになっている。

そして、本体筒部２３の外周に取り付けられたブラケッ
ト２９にンール簡昇降用シリンダ３００ロッド先端が連
結され、シリンダ３０を作動させることにより、′シー
ル筒２２を昇降させる構成になっている。なお、シール
簡昇降用シリンダ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。

前記シール筒２２は上昇させられた際、ボトムリング４
の下端にその上フラノン２６上面が当接して気密を確保
するものであり、そのため、ボトムリング４の下端には
、シール筒２２側の上フランジ２６に対応するようフラ
ンジ３１か設けられている。このフランツ３１は、外径
がボトムリング４の外径より大きいものであり、ボトム
リング４の下面周縁部に形成されたリング状切り欠き３
２に嵌まり、ボトムリング４に対してボルト３３により
着脱自在に取り付けられ、必要時に取り外せるようにな
っている。

なお、フランジ３１の上面とボトムリング１つリング状
切り欠き３２の下面の間には０リング３４か設けられて
いる。また、ボトムリング４側のフランジ３１の下面に
は、第４図に示すように、シール筒２２の本体筒部２３
上端を案内してフランジ２６．３１同士を気密的に合致
させるだめのガイドリング３５が設けられている。

一方、シール筒２２の下フランジ２７は、装入室Ｂの鉄
皮３６に設けられた開口部２１から装入室Ｂ内に挿入さ
れ、その外径が開口部２１の径より大きく形成されてい
る。そして、第５図に示すように、この下フランツ２７
の上面は、装入室Ｂの開口部２１下面に取り付けられた
伸縮管３７のフランジ３８下面に当接し、ここで気密を
保持するようになっている。なお、第５図中３９で示す
らのは、下フランジ２７と伸縮管３７のフランジ３８を
適性位置にて合致させるためのガイドである。

以上の如く構成されたシール筒２２は、シール筒昇降用
シリンダ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ｌ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、準備室Ａ、冷却室Ｃの各内部、支び準備室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４０．４１．４２．４３が設けられ、
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ＨＩＰ装置で操業を行う場合の手順及
びそｐ際の作用について、第７図のフロー図を併せて参
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。

く帛価基Ａ〉 （１）まず、準備室、への人口側のソール扉１９を開放
する。このとき、準備室Ａ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４２により、被処
理材Ｗを準備室Ａ内に移送する。

（３）準備室Ａの人口側のシール扉１９を閉鎖し、学価
基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’）’ＡＩＲ室４への出口側のシール扉１７を開放
する。このとさ、ＨＩＰ装置本体１０及び装入室１３は
後述する（２０）の段階にある。

（６）■価基Ａ内の搬送装置４０により、め価基、へ内
の被処理材〜Ｖを装入室Ｂに移送し、装入室Ｂ内の装入
ノリンダＩ６上に載っている下蓋５の上に被処理ｋＷを
載せろ。

（７）Ｑ価基Ａの出口側のシール扉１７を閉鎖する。

く装入室Ｂ　−ＨＩ　Ｐ装置本体１０〉（８）装入シリ
ンダＩ６を動作させることにより、下蓋５を上昇させ、
下蓋５上の被処理材ＷをＨＩＦ装置本体１０の圧力容器
！中に装入し、下蓋５を閉じる。

（９）装入シリンダ１６のロフトを下降させ、それとと
もにシール筒昇降用シリンダ３０を動作してシール筒２
′２を下降させる。第６図に下降途中の状態を示す。そ
して、シール筒２２を最終的に下降させ、ヨーク７が前
進する際、Ｄ支障にならないような状態にする。

（ｌＯ）ヨーク７を圧力容器ｌの位置まで面屯させ、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ｌ内を真空に引き、ガス置換する。

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

（１３）圧力容器ｌ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を第１図に示す待機位置まで
後退させる。

（１５）シール筒昇降用ノリンダ３０を作動し、ロッド
を伸ばしてシール筒２２を上昇させる。

シール筒２２は、上昇するに従ってその上端がガイドリ
ング３５に案内され、また下端がガイド３９に案内され
、それにより、上フランジ２６はボトムリング４下端の
フランジ３１下面に、また下フランジ２７は伸縮管３７
のフランジ３８下面に適性な芯出し状態で当接し、圧力
容器１の開口部と装入室Ｂを気密的に連絡する。

この場合、下フランジ２７の当接部分に伸縮管３７を配
しているので、上下フランジ２６．２７とも相手のフラ
ンジ３１，３８と気密的に当接し、シール筒２２に若干
の変形があってもシール性が損なわれない。また、シー
ル筒２２の本体筒部２３には、少なくともこの段階で冷
却水を流通させておき、シール筒２２の温度上昇を阻止
しておく。そうすることにより、シール筒２２の熱変彩
を防ぐとともに、０リング２４．２５の焼き付きを防い
で、シール性がダウンするのを防止することができる。

また、このシール筒２２の上昇動作とともに、装入シリ
ンダ１６を動作してロッドを上昇させる。

（１６）装入室Ｂ、シール筒２２内を真空に引き、ガス
置換する。

（Ｉ７）下蓋５を開き、装入シリンダＩ６により下蓋５
に載せた状態で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はシール扉１８．２０が閉
じられ、内部がガス置換された状態にある。

（’１８）冷却室Ｃの入口側のシール扉１８を開放する
。

（１９）冷却室Ｃ内の搬送装置４Ｉ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１８を閉鎖する。

く冷却室Ｃ〉 （２１）冷却室Ｃ内で、裸のままの被処理材Ｗを直接冷
却する。この時点で、圧力容器Ｉ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４３により、被処理
材Ｗを外部に移送する。

（２４）冷却室Ｃの出口側のシール扉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、複数の被処理材を、前後に工程的
なずれを保ちながら順次連続的に処理することができる
。

たとえば、冷却室Ｃで前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１中でＨＩ　Ｐ処理すること
ができ、準備室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、ＨＩＰ装置本体１
０の１サイクル当たりのｆｌｌ用時間が短縮され、きわ
めて効率のよい操業が実現される。

また、上のＨＩＰ装置においては、冷却室Ｃで、裸のま
まの被処理材を直接冷却するので、冷却速度がきわめて
早くなり、一つの被処理材の処理時間が短くなると′い
う利点も得られる。

また、上記のＨＴ　Ｐ装置においては、シール筒２２を
水冷式にしているから、シール筒２２が過熱することが
なく、気密性を長期にわたり良好に維持できるとともに
、耐久性を向上させることができる。

次に、ボトムリング４を取り外す場合について説明する
。

ボトムリング４を取り外す場合には、まず、装入シリン
ダ１６により下蓋５を下降させて取り除く。ついで、シ
ール筒２２を下降させて圧力容器ｌの下方を開放する。

そして、ボトムリング４下端に取り付けであるフランジ
３１をボルト３３を緩めて取り外し、取り外したフラン
ジ３１をシール筒２２と圧力容器ｌの間の空間から側方
に取り除く。

その状態で、第６図に示すように、装入シリンダ■６の
ロッド１６ａを上昇させて、ボトムリング４をロッド１
６ａの先端に載せ、ロッド１６ａを下降させる。ボトム
リング４は、シール筒２２より径が小さいので、シール
筒２２中を通過して装入室Ｂ内に降ろされる。

このように、ボトムリング４に取り外し可能にフランジ
３１を設けているので、ボトムリング４を取り外す際、
フランジ３１を予め取り外しておけば、ボトムリング４
をシール２２筒内を通過させて下方の装入室Ｂまで降ろ
すことができる。

なお、上の説明では、室Ａを準備室、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
準備室として逆に機能させるようにしてもよい。また、
ある時間だけ画室とも準備室、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や孕価基Ａ内
では、各１個ずつ被処理材を処理する場合を述べたが、
複数個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、前段の室から段階
的に冷却するようにすれば、冷却効率ばかりでなく、設
備費の点でも有利になる。

［発明の効果］ 以上の説明のように、本発明は、ボトムリングの下端に
、ボトムリング外径より大きい外径を存するフランジを
取り外し可能に気密に取り付けて、このフランジにシー
ル筒の上端を当接させるよう構成するとともに、シール
筒の内径をボトムリング外径より大きくしたから、メイ
ンテナンス時ボトムリングを取り外す場合に、予めフラ
ンジを先に取り外しておけば、ボトムリングをシール筒
中を通過させて下の装入室内に下降させることができる
。このため、メインテナンス作業の容易化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の一実施例を説明するためのも
ので、第１図はＨＩ　Ｐ装置の全体側断面図、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
、第４図はシール筒の上部シール部構造を示す側断面図
、第５図はシール筒の下部シール部構造を示す側断面図
、第６図はシール筒の下降途中の状態を示す側断面図。 第７図はＨＩＰ装置の操業フロー図、第８図は従来のＨ
ＩＰ装置の一例を示す側断面図、第９図は同平面図であ
る。 ■　・・・・・・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 ｌＯ・・・・・・ＨＩＰ装置本体 ２２・・・・・・シニル筒 ２３・・・・・・本体筒部 ２４・・・・・・０リング ２５・・・・・０リング ２６・・・・・・上フランジ ２７・・・・下ヅランジ ２８・・・・・・断熱材 ２９・・・・・ブラケット ３０・・・・・・ンール筒昇降用ンリンダ３１・・・・
・・フランジ ３２・・・・・切り欠き ３３・・・・・・ボルト ３４・・・・・・０リング ３５・・・・・・ガイドリング ３６・・　・鋒入室鉄皮 ３７・・・・・伸縮管 ３８・・・・・フランジ ３９・・・・・・ガイド Ａ　・・・・・・準備室 Ｂ　・・・・・装入室 Ｃ・・・・冷却室 Ｗ・・・・・被処理材 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　略垂直に立てられた円筒状の圧力容器胴の下端開口部
   内周にボトムリングが嵌合され、このボトムリング内周
   に下蓋が気密嵌合され、この下蓋を下降させることによ
   り容器を開として、被処理材の出し入れを行なう圧力容
   器と、この圧力容器の下方に間隔をおいて配置され、内
   部に被処理材の装入・取り出しのための機構を備えた気
   密保持可能な装入室と、この装入室と圧力容器の間に適
   宜に配置され装入室と圧力容器の下蓋を明けた際の開口
   部とを気密に連絡するシール筒とを具備した熱間等方圧
   プレス装置において、前記ボトムリングの下端に、ボト
   ムリング外径より大きい外径を有するフランジを取り外
   し可能に気密に取り付け、このフランジにシール筒の上
   端を当接させるよう構成するとともに、シール筒の内径
   をボトムリング外径より大きくしたことを特徴とする熱
   間等方圧プレス装置。