JPS63242497A - 材料の高温流体圧下圧縮法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、高温等方圧処理をすることにより、各種被圧
縮材料の主として内面の品質をち密化する方法に関する
ものである。

（従来の技術） 粉末材料を成形し固形物にする方法は数多く知られてい
る。

密度を１００％もしくはそれに近い値にまで向上させる
ためには、鍛造、圧延、押出しなどにより高温で大きい
圧縮率を与えたり、ＨＩＰ　（熱間等方圧縮）により高
温で高等方圧を加えることが必要である。

複雑な形状をした部品に対しては、アルゴンや窒素ガス
などを圧力媒体として用いるＨＩＰが適切であるが、複
雑な機構と高価なガスの使用および長いサイクルタイム
によりコストが高くつくという欠点があり、高級な部品
にしか適用されていないのが現状である。

サイクルタイムを大巾に少なくできる方法として、液圧
Ｈ工ｐ　（特開昭５８−２２３０７号公報）などが知ら
れているが、プレス用容器に用いる材料の耐熱性や、パ
ンチとシリンダー部の間の高温液体に対するシール性の
問題があり、実用化するにはなお多くの改善努力が必要
と思われる。

このようなＨＩＰの欠点を取り除くために、擬ＨＩＰと
総称される一連の技術が開発された（　ＴｈｅＩｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｏｗｄ
ｅｒ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙａｎｄ　Ｐｏｗｄｅｒ　Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＪＵＬＹ　１９８５　）　。たと
えば、圧力媒体としてセラミック粒を使用するセラコン
法、高温で流動性をもつ金属、セラミック粒などの圧力
媒体を用いるＲＯＣ法などがその代表である。

圧力媒体としてガラスや低融点金属を液体状態で用いる
場合のシール性や耐熱性を改善する方法として、本発明
者は２つの方法を提案した。そのうちの一つは特開昭６
１−３１５６５４号であり、上方にプレス用パンチが摺
動するシリンダー部の開放孔をもつプレス用容器内に、
所要の温度に加熱された被圧縮材料を装入゛し、所要の
温度に加熱された流体を圧、力媒体として等方的にプレ
ス圧縮する際に、パンチと流体の間に比較的低温の粒状
物質の層を存在せしめることにより、少くとも圧縮初期
においてはパンチが流体と接触しないプレス圧縮法を提
案した。この方法はシール性の問題を解決するものであ
る。

第２の方法は特願昭６２−３１８５号であり、波力ｎ工
材料を粒状圧力媒体とともにカプセルに封入し、このカ
プセル構造体を所要の温度に加熱し、液体状圧力媒体を
より低い温度に加熱してプレス用容器に収納し、被圧縮
材料である上記カプセル構造体をプレス圧縮するもので
ある。

このときカプセル内の粒状物質は圧力媒体としての作用
と液体状圧力媒体と被加工材料の間の断熱作用の両者を
具備している。この方法はプレス用容器の耐熱性を改善
するものであるが、シー、ル性も向上させるためには、
第１の方法を併用することが望ましい。

このようにパンチと液体状圧力媒体の間に粒状物質を介
在させてシール性を向上させることができるが、作業性
が多少悪化するという欠点がある。

すなわち、良好なシールを実現するためには、上記粒状
物質の層を水平面上で均一な厚みの層にする必要がある
が、このための均一装入装置や均一攪拌装置が必要にな
る。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記粒状物質のプレス用容器内への均一厚み装
入を簡単にするとともに、シールをより完全におこなう
方法の開発を意図したものである。

（問題点゛を解決するための手段） 本発明は、上方にプレス用パンチが摺動するシリンダー
部の開放孔をもつプレス用容器内に、所要の温度に加熱
された被圧縮材料を装入し、別途適切な温度に加熱され
た流体を圧力媒体として等方的にプレス圧縮する際に、
パンチと流体の間にあらかじめ一体形状に成形した低温
物体である粒状物質の層を介在せしめることを特徴とす
る。

実用的にはこの低温物体は、高温液体と同じ物質であっ
て粒状のものを、予めプレス容器に内接する径を与えて
所望の厚′みｔを有する形状に成形した成形体とする。

前述の成形体は粒状物質を焼結したものでも圧縮成形、
したものでもよい。又粘結物質で粒状物質を固結し、一
体形状にした成形体でもよい。

以下前記の成形体を本発明においてはプレス成形体とい
う。

プレ成形体はプレス容器に摺動装入されるが、容器内側
とプレ成形体外径とは、工作上間隙Δ２が存在する。し
かしながら実験によると、パンチの圧縮成形時にプレ成
形体は上下方向の圧縮をうけて、半径方向に偏平膨張し
て、前記間隙Δ２は完全に塞がれ、高温液体の表面全体
をおおう能力にすぐれている。

以下本発明を図面により説明する。

第１図は本発明の説明図、第２図は本発明の詳細な説明
図である。

図において１はプレス容器、２はパンチ、３は被圧縮材
料、４は高温流体、５はプレ成形体、６はパンチ突部、
７はプレ成形体凹部である。

被圧縮材料３としては、たとえば金属粉やセラミックス
粉などの粉体材料をカプセルに充填したものとか、金属
粉やセラミックス粉などの粉体材料をプレス機などで圧
縮成形したものなどが用いられることが多い。

プレ成形体５は厚みｔを有し、プレス容器１の側壁１−
２との間に間隙Δ９をもってプレス容器内に挿入される
。プレ成形体５の上面に凹部７を形成して、パンチ２の
突部６と嵌合せしめると加圧を均等に行うに便であるが
、必ずしもこれに限定されるものではない。

プレ成形体５は通常は常温（室温）でよいが、全体が液
状にならない範囲の高温であってもよい。

８はプレ成形体５の挿入時の高温流体４が急冷されて固
体状になった部分であり、高温流体がプレス時上昇する
のを防ぐ作用をする。

パンチ２の加圧操作によってプレ成形体５とパンチ２と
は一体となるが、圧縮が進むに従いプレ成形体５は半径
方向に偏平膨張して、Δｔは消失する。（第２図）、。

、従ってプレ成形体５は高温流体４を完全に覆うことに
なり、優れたシール性を発揮する。

以上述べた方法では、高温流体と一体化された低温物体
である粒状物質とは材質が同じ必要はないが、作業性を
考えた場合、両者は同一材質である方が便利な場合が多
い。

なぜならば、これらの物質をプレス用容器内において、
繰り返し使用する場合においても、循環して繰り返し使
用する場合においても、これらの圧力媒体が同じ材質な
らば両者を分離する作業示不要になるからである。

ただしこの場合には、この材質の融点あるいは軟化温度
は、高温流体の温度と粒状物質の温度の中間でなければ
ならない。加工温度は被圧縮材がステンレス鋼の場合７
００℃から１３００℃程度である。したがってステンレ
ス鋼の場合を例にとると、この圧力媒体の融点あるいは
軟化温度は７００°Ｃから１３００℃の間の温度と常温
の間の温度とする必要がある。このような材質の一例と
してガラスをあげることができる。たとえば鉛ンーダガ
ラスの軟化温度は６３０℃程度であり、アルミノケイ酸
塩ガラスでは９２０℃程度である。またもつと高い軟化
温度をもつガラスも多数知られている。

また、鉛、銅、アルミニウムなどあるいはこれらを主成
分とする合金などの低融点金属も用いることができる。

つぎに以上のような材質の粒状物質を一体的な構造に成
形する方法について説明する。

１つはこれら粒状物質を冷間でプレスしたあと、適切な
温度で焼結するかあるいはこれら粒状物質をホットプレ
スにより焼結体にする方法である。

この場合あまり高密度にする必要はなく、一体的構造体
としてハンドリングできる程度の軽焼給体にすることで
十分である。またブリケット状で成形体を構成すればか
ならずしも焼結は必要ではない。

他の１つは、これら粒状物質を適切な粘結性物質で結合
し一体構造にする方法である。たとえば粒状物質として
はセラミックスや高融点金属を用い、粘結性物質として
は液体状圧力媒体と同じガラスや低融点金属を用いるの
がよい。これらの粒状物質と粘結性物質の混合および成
形は粘結性物質が混合しやすい温度でおこなう。

この粘結性物質で固結された粒状物質の一体構造物を、
プレス圧縮時に使用するときは、これがハンドリング時
に変形しない程度の流動性をもつ状態に加熱しておくの
がよい。

以下において本発明のプレ成形体の他の適用例を示す。

第３図は溶湯鍛造法による複合ビレットの製造時への適
用例を示したものである。

プレス容器１に８１０ウイスカーの予備成形体１５を加
熱後セットし、取鍋１６からＭ合金溶湯１４をプレス容
器１に注湯する。ついで粒状Ｍ合金の軽焼給体であるプ
レ成形体５を設けて、パンチ２により加圧する。

本発明によるとプレ成岩体５のシール効果によってＳｉ
Ｃウィスカー成形体に、Ｍ合金を効率よく含浸せしめう
る。

第４図は静水圧・押出しの一例を示す。

図においてダイ１１にビレット２５をセットし、流体物
質２４、例えばガラスを注湯し、粒状ガラスの軽焼給体
であるプレ成形体５をセットする。

ポンチ２により加圧するときは、ダイ１１から成形品２
６を得るが、プレ成形体５の優れたシール効果によって
、流体物質２４の漏洩はない。

（実施例） 粒径−１００メツシユのＳＵＳ　３０４ステンレス鋼粉
を、冷間プレスで密度７０チに圧縮した。この圧縮成形
品の寸法は１０＋ｓφＸ１０ｍ＋ｍ高さである。

これ全第１図で示した方式プレスした。

高温流体および常温のプレ成形体としては、アルミノケ
イ酸塩ガラスを利用した。粒状ガラスの粒径は平均１ｍ
＋、プレ成形体厚みｔは３０簡とした。

高温流体温度は１２００”ｃ、プレス圧縮力は４０ｔｏ
ｎである。ただし、パンチ径は４０ｍφである。

また、高温流体層の高さは１００＋ａである。

この条件下で１分プレスすることにより、密度がほぼ１
ｏｏ％の成形品が得られた。これはＨＩＰで得られる場
合の内質に対する効果と同、じである。

（発明の効果） 以上のように１．従来の旧Ｐで得られると同程度の内質
をもつ成形品が、１サイクル１０分台で得られることが
実証された。これは従来のＨＩＰでは１サイクルが１時
間以上かかったことと比較すれば格段の効果である。

更に粒状物質を高温流体の上層とするときは、粒状物質
層の均一を配慮しなければならないが、本発明において
はプレ成形体とするので操業が簡易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の説明図、第２図は本発明の詳細な説明
図、第３図（ａ）　、　（ｂ）及び第４図は本発明の詳
細な説明図である。 １；プレス容器　　　２；パンチ ３；被圧縮材料　　　５；プレ成形体 代理人　弁理士　　茶野木　立　夫 第３ 第４図 図 （ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）上方にプレス用パンチが摺動するシリンダー部の
   開放孔をもつプレス用容器内に、所要の温度に加熱され
   た被圧縮材料を装入し、別途適切な温度に加熱された流
   体を圧力媒体として等方的にプレス圧縮する際に、パン
   チと流体の間に粒状物質を予め一体形状に成形した成形
   体を存在せしめることにより、少くとも圧縮初期におい
   てはパンチが流体と接触しないようにしてプレス圧縮す
   ることを特徴とする材料の高温流体圧下圧縮法。
2. （２）予め一体形状に成形した成形体が粘結性物質で粒
   状物質を固結した成形体である特許請求の範囲第１項記
   載の材料の高温流体圧下圧縮法。