JPS63404A - 熱間静水圧成形方法 - 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、粉体焼結等に用いる熱間静水圧成形方法にお
いて、その生産性の大幅な向上を企画したものに関する
。

（従来の技術） 高圧シリンダ、同高圧シリンダの上下開口部をそれぞれ
密封する上部プラグ、下部プラグとによって副成された
高圧室内に、断熱外装と、同断熱外装の内側に加熱装置
とを有し、前記下部プラグ上に載置した被処理体に、高
圧高温ガス雰囲気下で焼結その他の処理を行う熱間静水
圧成形装置は所謂ＨＩＰプロセス（ホット・アイソスタ
ティック・コンパクション・プロセスの略称）として周
知の技術であり、例えば粉体の成形、焼結に実施した場
合、従来の焼結手段に比し、より低温度下での高密度化
、理論値に近いΔ度の獲得、緻密で均一な組織の得られ
ること、粉体の機械的、物理的性質の改善、金型成形に
向かない粉体の成形、通常の金型成形プレスのようにプ
レス能力によって制限されることのないより大型製品の
生産、金属とセラミックス等の各種複合材料の成形、材
料歩留りの向上等、各種の利点を持つものである事を既
知である。また粉体の成形、焼結以外に様々な利用法が
考えられている。

すなわち、特公昭５５−３０１９９号公報で開示されて
いるように、下部プラグを、断熱外装に支持する外プラ
グと被処理体を支持する内プラグとによる複合プラグと
なし、被処理体とともに内プラグを高圧シリンダ（高圧
容器）に対して挿脱自在に取付けたものがある。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、従来の技術では高圧容器ひとつに対して、断
熱外装、加熱要素、下部プラグを含む炉体がひとつであ
ることから、生産性が極めて悪いとするＨＩＰ装置の最
大の問題点を克服することができず、サイクルタイムの
短縮、装置全体の効率的な運用と稼動を図ることが困難
であった。

本発明は、高圧容器に対して複数の炉体を用ることによ
って、サイクルタイムの短縮等を図れるようにしたこと
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、高圧容器、該高圧容器に設けられた製品挿抜
用の下部開口部を密封する下部プラグとによって形成さ
れる高圧室内に、断熱外装と同断熱外装の内側に加熱装
置を有する高圧高温処理室をより成し、前記下部プラグ
上に載置する被処理体を前記処理室内で高圧高温ガス雰
囲気下に焼結その他の処理を行う熱間静水圧成形方法に
おいて、次の技術的手段を講じることによって、前述目
的を達成したものである。

すなわち、本発明は、成形ステーションに、下部が開放
されて上部が閉塞された高圧室を有する高圧容器を配置
し、 前記成形ステーションとは別に複数並設した補助ステー
ションに、断熱外装とこの断熱外装の内側に加熱装置を
有する上部が閉塞された高温高圧処理室とこの高温高圧
処理室の下部を開閉自在とする下部プラグとからなる炉
体を配置し、この炉体を被処理体とともに高圧容器の高
圧室に、下部側から一体的に挿入して、成形ステーショ
ンにおいて被処理体を加圧処理し、この加圧処理中に、
補助ステーションにおいて、予熱処理および冷却処理さ
せ、この加圧処理、予熱および冷却処理に際して、下部
プラグを被処理体の裁置される内側プラグと、断熱外装
の設置される外側プラグとを組立分離自在な複合プラグ
とすることにより、内側プラグと被処理体を成形ステー
ションおよび補助ステーションから挿入取出することを
特徴とするものである。

（実施例） 第１図及び第２図は本発明に使用する下方出入型式の熱
間静水圧成形装置の２つの実施例であって、まず、第１
図の第１実施例は、上下開口の高圧容器、即ちシリンダ
２と、同シリンダ２の上部開口を密封閉塞する上部プラ
グ３及び製品挿抜用の下部開口を密封閉塞する下部プラ
グ４とによって、高圧室１を有する高圧容器を形成し、
前記高圧室１内に下部プラグ４、断熱外装７、加熱装置
８及び被処理体６を一体的に出入可能に設けるに当って
、前記下部プラグ４を、載置台５を具備して被処理体６
のみを支持する内側プラグ４ａと、この内側プラグ４ａ
に同心に外嵌され、かつ高圧シリンダ２に内嵌されると
ともに、前記した断熱外装７及び加熱装置８を設置支持
する外側プラグ４ｂとによる複合プラグ構造としたもの
であり、両プラグ４ａ、４ｂは着脱自在に組合されると
ともに、内外側プラグ４ａ、４ｂの接合面間、また外側
プラグ４ｂと高圧シリンダ２の接合面間には、図示省略
しであるが０リングその他による密封構造が介設される
ことはいうまでもない。また前記した断熱外装７と外側
プラグ４ｂとの接合面間には、高圧高温処理室９の気密
保持のための同じく０リングその他による密封構造１０
が設けられる。但しこれは必要に応じて設けられるもの
である。

次に、第２図に示す本発明の第２実施例では内側プラグ
４ａの載置台５内に加熱装置８を設け、所謂ベースヒー
タ構造にするとともに、外側プラグ４ｂに断熱外装７を
設けたもので、その余の構成は前記第１〜２図で示した
実施例と同じであることから共通部材は共通符号で示す
。

第３図を参照すると、１基の高圧容器２に対して、下部
プラグ４ａ、４ｂ　、断熱外装７、加熱装置８によるユ
ニット形態の高圧高温処理室９を有する炉体１４の２組
配備した１例を示しており、同図において１１は高圧容
器の締結固定保持並び解放を行うための移動自在なプレ
スフレーム、１２は架台及び支持装置であって前記高圧
容器２並び２組の炉体１４を支持するためのものである
。すなわち、高圧容器２は成形ステーションＡに配置さ
れ、２組の炉体１４は各補助ステーションＢ、Ｃに配置
され、これら各ステーションＡ、Ｂ、Ｃを並設するとと
もに、製品被処理体６の取出ステーションＥとが設けら
れている。この場合第２補助ステーシヨンＣと同ステー
ションＣに配備される炉体１４は予備用であり、通常は
第１補助ステーシヨンＢと同ステーションＢに配備され
る炉体１４を用いて１サイクル／日の操業を行う。

即ち、第１補助ステーシヨンＢにおける炉体１４を下部
プラグ４ａ、４ｂを介して一体的に成形ステーション八
における高圧容器２の高圧室１内に装入し、プレスフレ
ーム１１を成形ステーションＡに移動させてプレス軸力
を受けもつようになし、この状態で既知のように高圧室
ｌ内に高圧ガスを供給すると共にこれを高圧高温処理室
９内に導入し、加熱装置８の加熱と前記ガスの昇圧供給
とによって、内側プラグ４ａの台５上に載置した被処理
体６を、高圧高温ガス雰囲気下で加圧加熱成形するので
あり、この成形作業が終了すれば成形ステーションＡに
おける各室９．１内に高圧ガスを排出して大気圧に降圧
させるとともに、加熱装置８の加熱を停止して成形被処
理体６を所要温度にまで降温冷却して後、プレスフレー
ム１１を退避し下部プラグ４、断熱外装７および加熱装
置８の全体を一体的に高圧容器２より下方に、高圧シリ
ンダ２の下部開口より取出し、これを搬送装置１３によ
って第１補助ステーシヨンＢ位置に搬送し、同ステーシ
ョンＢに外側プラグ４ｂ及び同プラグ４ｂ上に設置され
た断熱外装７及び加熱装置８を預け、内側プラグ４ａ及
び被処理体６のみを搬送装置１３によってステーション
Ｂより製品取出ステーション已に搬送して、台５上より
製品被処理体を取出し、しかる後、新しい被処理体６を
台５上に載置して、これを再び搬送装置１３を介して内
側プラグ４ａと共にステーションＢ位置に運んで、外側
プラグ４ｂ、断熱外装７及び加熱装置８と一体化し、こ
れを再び成形ステーションＡにおける高圧容器２に搬送
装入して次の高圧高温成形作業を開始することになる。

このさい図示省略しであるが、搬送装置１３側に昇降自
在なプラグ受取支持手段を具備するものとする。即ちこ
れによって従来方式のものに比し、本発明ではその被処
理体６の取出し、装入はきわめて容易で、簡単な搬送装
置１３のみでよく、ホイスト等の吊具使用等は全（必要
なく、従来の所要時間と労力とを大きく省略でき、その
操作ハンドリングもきわめて容易であり、断熱外装７や
加熱装置８の破損消耗のおそれなく、耐用性も著しく増
大することになる。

このさい断熱外装７と外側プラグ４ｂを密封構造１０に
よって気密に結合させた第２図の炉体１４を用いると、
高圧高温処理室９を気密に保つこと、即ち室９内を例え
ば不活性ガス雰囲気に保持可能であるので、高温下で大
気中に取出し得ない材質による被処理体６でも、これを
支障なく、成形後速かに高圧容器外に取出して、第１補
助ステーシヨンＢおよび第２補助ステーシヨンＣで冷却
や予熱を行うことが可能であり、尚高圧容器外に取出し
て所要の冷却を行う場合は、補助ステーションＢ、又は
Ｃで充分冷却して、許容温度下になってから搬送装置１
３によって取出ステーション已に運んで取出すものであ
る。第３図において成形ステーションＡにおける炉体１
４が、部材の損耗、故障等で操業不可能となった時には
、第１補助ステーシヨンＢにおける炉体１４に切換える
ことにより、実質的にダウンタイムゼロで操業の＆ｉＥ
が可能である。

またスポット的に増産の必要が生じた場合には第４図の
グラフ図の下半に示すように、略１０〜１１時間の２サ
イクルの操業も可能となる。同図における上半に示した
ものはｌサイクル７日の場合であり、図において縦軸は
温度（’Ｃ）及び圧力（ｋｇｆ　／　ｃｎｉ　）を示し
、横軸は時間（Ｈｒ）を示しており、また被処理体６の
製品重量１５０　ｋｇ規模のものを示し、実線は温度曲
線、破線は圧力曲線をそれぞれ示しており、２サイクル
操業の場合には、補助ステーションＢ、Ｃにおける２組
の炉体１４を交互に用い、その高圧容器２の高圧室１内
において、処理室９内で高温高圧ガス雰囲気下の成形作
業を終了して後、約８００℃付近まで降温させて高圧容
器外に取出し、これをステーションＢまたはＣで充分に
冷却して取出ステーションＥで製品被処理体６を取出し
、この間、第１補助ステーシヨンＢまたは第２補助ステ
ーシヨンＣで新しい被処理体６を装入した炉体１４を高
圧容器２内に装入するのであり、各サイクルタイムは下
半の図表に付記した通りである。勿論この２サイクル／
１０〜１１時間の操業パターンを連続することも可能で
ある。

また、この種熱間静水圧成形装置においては、その高圧
高温のため、例えば加熱装置８として通電ヒータを用い
る時、１１００℃以上の高温で安定して使用できる材料
として、モリブデン系あるいはグラファイト系を用いる
ことも既知であるが、このように高圧高温処理室９を有
する炉体１４の構成部材の材料が異なる場合、モリブデ
ン系ヒータ構造を用いた処理室９と、グラファイト系ヒ
ータ構造を用いた処理室９の２種を用い、これを補助ス
テーションＢ、Ｃに配備して、ルーチン操業ペースで、
両処理室９を適宜交換して使用する操業も可能である。

尚、本発明装置においては、第３図に例示した１基の高
圧容器２に対し、２組の下部プラグ４ａ、４ｂ　、断熱
外装７および加熱装置８を有する炉体１４の使用操業例
のみに止まらず、例えば第５図に示すように、１基の高
圧容器２に対し、補助ステーションＢ、Ｃ，Ｄの３ステ
ーシヨンに、各１組計３′！ＦＪ１の高圧高温処理室９
ｂ、９ｃ、９ｄを配備して、これら処理室９ｂ、　９ｃ
、　９ｄを各交替に用い、２４時間運転する事を可能で
あり、また第６図にそのサイクル曲線、第７図にその操
業パターンチャート図を示すように、高圧容器２による
間圧高温成形ステーションＡの他に４個の補助ステーシ
ョンＢ。

Ｃ，Ｄ、Ｆを設け、各ステーションＢ〜Ｆに４祖の高圧
高温処理室９を有する炉体１４を配備し、１サイクル６
時間の４サイクル／日の運転操業も可能であり、このよ
うに処理室９を有する炉体１４とステーション数とを増
加すれば、先に述べた他に、その昇温速度を大きく取れ
ない製品や大型製品の処理を行う場合に、各ステーショ
ンにおいて被処理体の予熱を行うことが容易となりこれ
によって高圧容器内における加熱時間を短縮し、個々の
ユニ・ノドの容器占有時間を小とし、より有効に生産性
の向上が得られる。

（発明の効果） 本発明は以上のように成形ステーションに配置した高圧
容器に、断熱外装、゛加熱装置を有する炉体を被処理体
と一体的に出入させ、高圧容器に設けた製品挿抜用の下
部開口部を密封する下部プラグを、内側プラグと外側プ
ラグとによる複合プラグ構造とするとともに、予熱と冷
却をそれぞれ行う補助ステーションに炉体を配置したこ
とにより、その生産性の上で多大な労力と時間を要する
被処理体の取出しをきわめて容易とし、またユニット形
態の高圧高温処理室を有する炉体の操作ハンドリングを
著しく容易化することによって、作業時間の有効な短縮
と効率的な操業パターンを容易とさせる等の点で優れて
いる。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の実施例を示し、第１図と第２図はいずれ
も本発明に用いる成形装置要部の側断面図を示し、第３
図は本発明に用いる装置実施例による全体を示す説明図
、第４図は同実施例による操業パターンサイクル曲線図
、第５図は本発明に用いる装置における他の実施例の全
体説明図、第６図と第７図は第５図における操業パター
ンサイクル曲線図である。 １・・・高圧室、２・・・高圧シリンダ、３・・・上部
プラグ、４・・・下部プラグ、５・・・載置台、６・・
・被処理体、７・・・断熱外装、８・・・加熱装置、９
・・・高圧高温処理室、１０・・・密封構造、４ａ・・
・内側プラグ、４ｂ・・・外側プラグ、１１・・・プレ
スフレーム、１３・・・搬送装置、１４・・・・・・炉
体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧容器、該高圧容器に設けられた製品挿抜用の
   下部開口部を密封する下部プラグとによって形成される
   高圧室内に、断熱外装と同断熱外装の内側に加熱装置を
   有する高圧高温処理室を劃成し、前記下部プラグ上に載
   置する被処理体を前記処理室内で高圧高温ガス雰囲気下
   に焼結その他の処理を行う熱間静水圧成形方法において
   、 成形ステーションに、下部が開放されて上部が閉塞され
   た高圧室を有する高圧容器を配置し、前記成形ステーシ
   ョンとは別に複数並設した補助ステーションに、断熱外
   装とこの断熱外装の内側に加熱装置を有する上部が閉塞
   された高温高圧処理室とこの高温高圧処理室の下部を開
   閉自在とする下部プラグとからなる炉体を配置この炉体
   を被処理体とともに高圧容器の高圧室に、下部側から一
   体的に挿入して、成形ステーションにおいて被処理体を
   加圧処理し、この加圧処理中に、補助ステーションにお
   いて、予熱処理および冷却処理させ、この加圧処理、予
   熱および冷却処理に際して、下部プラグを被処理体の載
   置される内側プラグと、断熱外装の設置される外側プラ
   グとを組立分離自在な複合プラグとすることにより、内
   側プラグと被処理体を成形ステーションおよび補助ステ
   ーションから挿入取出することを特徴とする熱間静水圧
   成形方法。