JPS63177927A - 超塑性材料の成形装置 - 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、塑性変形が非常に大きな超塑性材料の成形装
置に係り、特に成形用のダイス型の加熱および加圧機構
の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来から、例えば特開昭５２−４５５７７号公報、特開
昭５８−２３５２０号公報、あるいは特開昭５９−１９
０３７号公報等に示されているように、上下に分割可能
な一対のダイス型間で、超塑性材料からなる素材を挟持
固定するとともに所定温度に加熱し、かつこの素材を、
流体圧によりダイス型の成形面に倣って膨出成形するよ
うにした超塑性材料の成形装置が一般に知られている。

第６図は従来のこの種の成形装置を示すもので、プレス
機械工に、上下一対のダイス型２を連結するとともに、
これら両ダイス型２を包むチャンバ３を配置し、このチ
ャンバ３の内部に、ダイス型２の周面あるいは上下面等
の一部の面を加熱するヒータ４を配置し、かつプレス機
械工のチャンバ３の外部位置に、プレス機械１の冷却用
バイブ５を配置して構成されている。なお、チャンバ３
を有しない構造のものもある。

以上の構成において、超塑性材料の加工に際しては、一
対のダイス型２間に超塑性材料の素材を配してその周縁
を両ダイス型２で挟持固定し、次いで、これをチャンバ
３で包んでチャンバ３内のガス置換を行なうとともに、
ヒータ４に通電してダイス型２を加熱し、かつ冷却用パ
イプ５によりプレス機械１を冷却する。

両ダイス型２間の素材が所定温度まで昇温したならば、
この素材を流体圧によりダイス型２の成形面に倣って膨
出成形する。

〔発明が解決しようとする問題点３ 以上の構成を有する従来の超把性材料の成形装置におい
ては、加熱機構と加圧機構とが独立しており、ダイス型
２を直接プレス機械１で加圧する構造になっているため
、プレス機械１側への伝熱損失があり、昇温時間が長い
という問題がる。

また、ダイス型２をプレス機械１で直接加圧する構造に
なっているため、プレス機械１の冷却が必要となるとと
もに、チャンバ３を用いるものの場合には、チャンバ３
内のガス置換も必要となり、作業が容易でないとともに
、構造も複雑、大型となるという聞届がある。

本発明はかかる現況に鑑みなされたもので、断熱性の向
上により昇温時間を短縮することができるとともに、プ
レス機械の冷却が不要となり、装置構造が簡素化され汎
用プレス機械を用いることができる超塑性材料の成形装
置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、断熱性および耐熱性を有する材料で形成され
プレス機械に連動して上下方向に接近離隔する上型およ
び下型を設けるとともに、これら両型を、それらが接近
して閉じた時に間に空間が形成されるような形状とし、
その空間内にダイスを配置し、上型および下型を介して
ダイス型をプレス機械で加圧可能とし、かつ上型および
下型の前記空間に対応する部位に、ダイス型を加熱する
ヒータを絶縁状態で埋設したことを特徴とする。

〔作　用〕

本発明に係る超塑性材料の成形装置においては、上型お
よび下型の空間内にダイス型を配置し上型および下型を
介してダイス型をプレス機械で加圧するとともに、ヒー
タによりダイス型を加熱する。

すなわち、上型および下型に、ダイス型の加熱機能と加
圧機能とを持たせている。このため、装置構成が簡素化
される。また、上型および下型は断熱性を有しているの
で、昇温時間が短縮されるとともに、プレス機械の冷却
が不要となり、汎用プレス機械を用いることが可能とな
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第５図を参照し
て説明する。

第１図は本発明に係る超塑性材料の成形装置の一例を示
す概略構成図であり、この成形装置１０は、可動側ホル
ダ１１および固定側ホルダ１２を介して図示しないプレ
ス機械に着脱可能に連結された上型１３および下型１４
を備えており、これら両型１Ｂ、１４は、プレス機械の
作動により上下方向に接近離隔するようになっている。

これら両型１３．１４の間には、ダイス型１５を収容し
て両型１３．１４間でダイス型１５を加圧する空間１６
が形成されており、上型１３の空間１６に対応する部位
には、上面ヒータ１７および側面ヒータ１８が絶縁状態
で埋設され、また下型１４の空間１６に対応する部位に
は、下面ヒータ１９が埋設されている。そして、これら
各ヒータ１７，１８．１９によりダイス型１５を加熱す
るようになっている。

前記上型１３は、第２図および第３図に示すように、断
熱性、耐熱性および絶縁性を有するセラミックス製の型
本体１３ａと、この型本体１３ａの外周部に配置され型
本体１３ａの下方への抜出しを阻止する枠状のフレーム
１３ｂと、このフレーム１３ｂの内部に充填された断熱
材１３ｃと、型本体１３ａおよびフレーム１３ｂの上面
位置に断熱板１３ｄを介して配置されボルト１３ｅによ
りフレーム１３ｂに固定された補強板１３ｆとを備えて
おり、補強板１３ｆは、前記可動側ホルダ１１を介して
プレス機構（図示せず）の可動側に着脱可能に取付けら
れている。また、前記型本体１３ａは、下型１４との間
で空間１６が形成されるように下面が凹入しているとと
もに、この空間１６に対応する部位には、上面ヒータ１
７および側面ヒータ１８がそれぞれ埋設されている。そ
して、これら両ヒータ１７．１８および後述する下面ヒ
ータ１９は、相互に独立して加熱制御されるようになっ
ている。

また、前記下型１４は、断熱性、耐熱性、および絶縁性
を有するセラミックス製の型本体１４ａと、この型本体
１４ａの外周部に配置され型本体１４ａの上方への抜出
しを阻止する枠状のフレーム１４ｂと、このフレーム１
４ｂ内に充填された断熱材１４ｃと、型本体１４ａおよ
びフレーム１４ｂの下面位置に断熱板１４ｄを介して配
置されボルト１４ｅによりフレーム１４ｂに固定された
補強板１４ｆとを備えており、補強板１４ｆの下面には
、プレスベッド（図示せず）に着脱可能に取付けられる
固定側ホルダ１２が溶着されている。また、前記型本体
１４ａの空間１６に対応する部位には、下面ヒータ１９
が埋設されている。

前記両型１３．１４のフレーム１３ｂ、１４ｂの外面位
置には、両型１３．１４でダイス型１５を加圧する際に
、両型１３，１４の位置合わせを行なうとともに両型１
３，１４の対向面間の間隙Ｇａの調節を行なう間隔調整
機構２０が例えば４個設けられている。

すなわち、間隔調整機構２０は、前記フレーム１３ｂに
固定された案内筒２０ａと、前記フレーム１４ｂの案内
筒２０ａ直下位置に固定された固定筒２０ｂとを備えて
おり、固定筒２０ｂには、上端が前記案内筒２０ａに挿
入されて両型１３゜１４の位置合わせを行なう案内ピン
２０ｃの下端部が挿入固定されている。この案内ピン２
０ｃの下端と前記補強板１４ｆの上面との間には、ピン
受滑合板２０ｄが介装され、両型１３．１４の熱膨張に
伴なう案内ピン２０ｃの補強板１４ｆに対する相対移動
を許容している。

また、前記案内筒２０ａの上部位置には、ナツト片２０
ｅが固定されており、このナツト片２０ｅには、止めナ
ツト２Ｏｆを有する調節ねじ２０ｇが螺装され、下端部
が前記案内ピン２０ｃに当接するようになっている。そ
して、この調節ねじ２０ｇを螺進調節することにより、
前記間隙Ｇａを調節できるようになっている。

一方、前記ダイス型１５は、第４図に示すように、排気
口２１ａを有する下型２１と、例えばアルゴンガス等の
加圧流体の供給口２２ａを有する上型２２とを備えてお
り、超塑性材料からなる素材２３は、リング状のステン
レス鋼プレート２４を介してその周縁が前記両型２１．
２２で気密に挟持固定されるようになっている。そして
前記素材２３は、上型１３および下型１４によるダイス
型１５の加圧により両型２１．２２間で挟持固定された
状態で、前記各ヒータ１７，１８．１９により所定温度
に加熱され、その後供給口２２ａから加圧流体を供給す
るとともに排気口２１ａから下型２１内の空気を排気す
ることにより、下型２１の成形面２１ｂに倣って膨出成
形されるようになっている。前記ダイス型１５および素
材２３の加熱時の温度は、第２図および第３図に示すよ
うに前記上型１３の外周部から挿脱可能に挿入される温
度計２５により測定されるようになっている。

第５図は、ダイス型温度Ｔ、成形ガス圧力Ｇ１およびプ
レス加圧力Ｐに関する成形条件の一例を示すもので、以
下第５図を参照して本実施例の作用を説明する。

素材２３の成形に際しては、まず第３図に示すように温
度計２５を上型１３から引抜いた状態で、図示しないプ
レス機械を作動させ、上型１３を上昇させる。

次いで、第４図に示すようにダイス型１５に素材２３お
よびステンレス鋼プレート２４をセットし、これを第３
図に示すように下型１４上に位置決め設定する。

次いで、図示しないプレス機械を逆方向に作動させ、第
２図に示すように上型１３を下降させて下型１４との間
でダイス型１５を加圧する。この加圧力は、第５図に線
Ｐで示すように３０ｔで一定とする。これにより、素材
２３の周縁が、下型２１および上型２２の間で気密に挟
持固定される。

この際、間隔調整機構２０により両型１３，１４の位置
合わせおよび間隙Ｇａの調整が行なわれるので、素材２
３の厚さ等が変化しても常に良好な加圧状態が得られる
。

次いで、温度計２５をダイス型１５に挿入するとともに
、各ヒータ１７，１８．１９に通電してダイス型１５を
伝熱加熱する。そして、ダイス型１５が第５図に線Ｔで
示すように９００℃になったならば、この温度を維持し
つつ素材２３の成形加工を行なう。すなわち、下型２１
の排気口２１ａから下型２１内の空気を排出するととも
に、上型２２の供給口２２ａから第５図にＧで示すよう
に段階的に加圧したアルゴンガス等の成形ガスを供給す
る。なお、第５図中、ｒＳＰＦ　　２ＨｒＪは「超塑性
成形　２時間」の意である。これにより、素材２３は下
型２１の成形面２１ｂに倣って膨出成形される。この際
、各ヒータ１７，１８゜１９は相互に独立して温度制御
可能となっているので、ダイス型温度Ｔを９００℃一定
に保持することが容易である。

しかして、上型１３および下型１４にダイス型１５の加
熱機能と加圧機能とを持たせるようにしているので、装
置構成が簡素化され、操作も容易である。

また、上型１３および下型１４は、その主要部が断熱性
に優れたセラミックスで形成され、しかもその外面が断
熱材で覆われているので、プレス機械側に熱が逃げるこ
とがなく、加熱効率が極めてよいとともに、プレス機械
に冷却機構を設ける必要がない。このため、第５図に示
すようにダイス型１５の昇温時間を、従来の約７．５時
間から３時間弱に短縮できる。また、プレス機械の冷却
を要しないので、汎用プレス機械を用いることができる
。

なお、前記実施例では、上型１３および下型１４の型本
体１３ａ、１４ａをセラミックスで形成しているが、型
としての断熱性が充分に得られるならば、金属材料を用
いてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、断熱性および耐熱性を
有する材料で形成されプレス機械に連動して上下方向に
接近離隔される上型および下型を設けるとともに、これ
ら両型間にその閉鎖状態で形成される空間内にダイス型
を配置し上型および下型を介してダイス型をプレス機械
で加圧可能とし、かつ上型および下型の前記空間に対応
する部位に、ダイス型を加熱するヒータを絶縁状態で埋
設するようにしているので、断熱性の向上により昇温時
間を短縮することができるとともに、プレス機械の冷却
が不要となる。このため、装置構成が簡素化されるとと
もに操作も容易となり、汎用プレス機械を用いることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す超塑性材料の成形装置
の概略構成図、第２図はその詳細断面図、第３図は上型
を上昇させてダイス型の加圧を解除した状態を示す第２
図相当図、第４図はダイス型の構成を示す詳細断面図、
第５図は本発明に係る成形装置を用いて成形する際の成
形条件の一例を示すグラフ、第６図は従来の超塑性材料
の成形装置を示す概略構成図である。 １０・・・成形装置、１３．２２・・・上型、１３ａ。 １４ａ・・・型本体、１４．２１・・・下型、１５・・
・ダイス型、１６・・・空間、１７・・・上面ヒータ、
１８・・・側面ヒータ、１９・・・下面ヒータ、２０・
・・間隔調整機構、２３・・・素材、２５・・・温度計
。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 Ｚ 第２回 ″　　　　Ｌ　３　回 第４　図 時間 第　Ｑ　図 易　６　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上下に分割可能な一対のダイス型間で、超塑性材料
   からなる素材を挟持固定するとともに所定温度に加熱し
   、かつこの素材を、流体圧によりダイス型の成形面に倣
   って膨出成形する超塑性材料の成形装置であって、断熱
   性および耐熱性を有する材料で形成されプレス機械に連
   動して上下方向に接近離隔される上型および下型を設け
   るとともに、これら両型の閉鎖時に両者の間に空間が形
   成されるようにし、その空間内には前記両ダイス型を配
   置し、上型および下型を介してダイス型をプレス機械で
   加圧可能とし、かつ上型および下型の前記空間に対応す
   る部位に、ダイス型を加熱するヒータを絶縁状態で埋設
   したことを特徴とする超塑性材料の成形装置。 ２、上型および下型は、両型を圧接した際の両型間の間
   隔調整を行なう間隔調整機構を有していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の超塑性材料の成形装置
   。 ３、上型および下型は、少なくとも空間に対応する部位
   が、断熱性、耐熱性および絶縁性を有するセラミックス
   よりなることを特徴とする特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の超塑性材料の成形装置。