JP3575702B2

JP3575702B2 - Hot press molding method and molding apparatus for C / C molded body

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Publication number: JP3575702B2
Application number: JP07083994A
Authority: JP
Inventors: 口茂一樋
Original assignee: 株式会社アイ・エイチ・アイ・エアロスペース
Priority date: 1994-04-08
Filing date: 1994-04-08
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2019-10-13
Also published as: JPH07277845A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、耐熱・耐酸化性に優れていると共に、軽量であって、例えば、宇宙航空機器や化学装置などの構成部材として使用するのに好適なＣ／Ｃ成形体（炭素繊維／炭素複合部材よりなる成形体）を成形するのに利用されるＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形方法および成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｃ／Ｃ成形素材を用いてＣ／Ｃ成形体を成形するに際しては、例えば、図９に示すように、Ｃ／Ｃ成形素材１０１を成形用金型１０２に入れ、プレス下型１０３に設けたノックアウトピン１０４の上端に固体したノックアウト用板材１０５で上記Ｃ／Ｃ成形素材１０１を支持させ、プレス上型１０６に固定した押圧用金型１０７およびプレス下型１０３にそれぞれ設けたヒーター１０８によってＣ／Ｃ成形素材１０１をホットプレス温度（例えば、６５０〜７００℃）に加熱したのち、プレス上型１０６を降下させることによって押圧用金型１０７でＣ／Ｃ成形素材１０１をホットプレスし、その後、押圧用金型１０７を上昇させて、図１０に示すようなＣ／Ｃ成形体１０を得るようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ホットプレスによってＣ／Ｃ成形体１１０を得たのち、プレス上型１０６と共に押圧用金型１０７を図１０に示すように成形用金型１０２よりも高い位置まで上昇させたときに、Ｃ／Ｃ成形体１１０の表面が酸化消耗してしまうという問題点があった。
【０００４】
また、成形用金型１０２が炭素鋼からなる場合にはその室温での熱膨張係数が１１×１０^−６，５００℃での熱膨張係数が１４×１０^−６であり、また、ステンレス鋼からなる場合にはその室温での熱膨張係数が１５×１０^−６，５００℃での熱膨張係数が１７×１０^−６であるのに対して、Ｃ／Ｃ成形体１１０の熱膨張係数は室温で１〜２×１０^−６，５００℃でも１〜２×１０^−６であって、成形用金型１０２とＣ／Ｃ成形体１１０との間には熱膨張係数にかなりの差があるため、ホットプレス温度である６５０〜７００℃から温度１００℃以下まで冷却する間に、Ｃ／Ｃ成形体１１０はほとんど熱収縮しないのに対して成形用金型１０２は図１０に示す矢印Ａの方向にかなり熱収縮することとなるので、Ｃ／Ｃ成形体１１０に対して成形用金型１０２より圧縮応力が加えられることとなって、Ｃ／Ｃ成形体１１０に割れＣを発生することがあるという問題点があった。
【０００５】
したがって、このようなＣ／Ｃ成形体１１０の表面における酸化消耗の問題やホットプレス後の温度降下時に成形用金型１０２から受ける圧縮応力によってＣ／Ｃ成形体１１０に割れＣを発生することがあるという問題を解消することが課題であった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、このような従来の課題にかんがみてなされたものであって、ホットプレス後に押圧用金型を成形用金型から離れる位置まで移動させたときでも、Ｃ／Ｃ成形体のホットプレス側表面で酸化消耗を生ずることがなく、かつまた、ホットプレス後の冷却時にＣ／Ｃ成形体がほとんど熱収縮せず成形用金型が大きく熱収縮したときでも、Ｃ／Ｃ成形体に割れを生ずることがないＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形方法および成形装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わるＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形方法は、Ｃ／Ｃ成形素材を成形用金型に入れたのち、高温で押圧用金型によりホットプレスしてＣ／Ｃ成形体に成形するに際し、Ｃ／Ｃ成形素材の側縁部と成形用金型との間に、ホットプレス後の冷却時におけるＣ／Ｃ成形体と成形用金型との間の熱膨張係数の違いにより生じる熱収縮差を吸収するテーパー面をそなえた熱収縮吸収部材を介在させると共に、Ｃ／Ｃ成形素材の押圧用金型によるホットプレス面側に酸化防止部材を配設してホットプレスする構成としたことを特徴としている。
【０００８】
そして、本発明に係わるＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形方法の実施態様においては、ピッチ含有Ｃ／Ｃ成形素材を成形用金型に入れたのち、高温で押圧用金型によりホットプレスしてピッチを炭化させてＣ／Ｃ成形体に成形する構成とすることができ、同じく実施態様において、ピッチ含有Ｃ／Ｃ成形素材は、炭素繊維とピッチパウダーとを混合して繊維体積率を４０〜６０％としたものであるようにしたり、あるいは、炭素繊維にピッチを含浸して繊維体積率を４０〜６０％としたものであるようにしたりすることができる。
【０００９】
また、本発明に係わるＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形装置は、Ｃ／Ｃ成形素材を受け入れる成形用金型と、成形用金型に入れたＣ／Ｃ成形素材を加圧する押圧用金型と、Ｃ／Ｃ成形素材をホットプレス温度まで加熱する加熱手段と、Ｃ／Ｃ成形素材の側縁部と成形用金型との間に介在してホットプレス後の冷却時におけるＣ／Ｃ成形体と成形用金型との間の熱膨張係数の違いにより生ずる熱収縮差を吸収するテーパー面を有する熱収縮吸収部材と、Ｃ／Ｃ成形素材の押圧用金型によるホットプレス面側に配設される酸化防止板等の酸化防止部材をそなえた構成としたことを特徴としている。
【００１０】
そして、本発明に係わるＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形装置の実施態様において、Ｃ／Ｃ成形素材の側縁部と成形用金型との間に介在する熱収縮吸収部材は、押圧用金型によるホットプレス方向に漸次狭くなるテーパー面を有しているものとするができ、同じく実施態様において、Ｃ／Ｃ成形素材の側縁部と成形用金型との間に介在する熱収縮吸収部材は、押圧用金型によるホットプレス方向に漸次狭くなるテーパー面を有している反ホットプレス面側の熱収縮吸収用第１部材と、押圧用金型によるホットプレス方向に漸次広くなるテーパー面を有しているホットプレス面側の熱収縮吸収用第２部材とからなるものとすることができる。
【００１１】
【発明の作用】
本発明に係わるＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形方法は、Ｃ／Ｃ成形素材を成形用金型に入れたのち、高温で押圧用金型によりホットプレスしてＣ／Ｃ成形体に成形するに際し、Ｃ／Ｃ成形素材の側縁部と成形用金型との間に、ホットプレス後の冷却時におけるＣ／Ｃ成形体と成形用金型との間の熱膨張係数の違いにより生ずる熱収縮差を吸収するテーパー面をそなえた熱収縮吸収部材を介在させるようにしているので、ホットプレス後の冷却時においてＣ／Ｃ成形体がほとんど熱収縮せず成形用金型が大きく熱収縮したときでも、この成形用金型の熱収縮は熱収縮吸収部材のテーパー面を介して吸収されることとなって、Ｃ／Ｃ成形体に成形用金型の熱収縮による圧縮応力が加えられることとなり、ホットプレス後の冷却時において上記熱膨張係数の違いにもとづくＣ／Ｃ成形体の割れ発生が防止されることとなる。
【００１２】
また、本発明によるＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形方法では、Ｃ／Ｃ成形素材の押圧用金型によるホットプレス面側に酸化防止部材を配設してホットプレスするようにしているので、ホットプレス成形後に押圧用金型を成形用金型から離れる位置まで移動させることによって酸化雰囲気となったときでも、Ｃ／Ｃ成形体のホットプレス側表面で酸化消耗を生ずるようなことがなくなる。
【００１３】
そして、本発明に係わるＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形方法の実施態様においては、ピッチ含有Ｃ／Ｃ成形素材を成形用金型に入れたのち、高温で押圧用金型によりホットプレスしてピッチを炭化させてＣ／Ｃ成形体に成形するようにしているので、高密度でかつ高強度のＣ／Ｃ成形体が得られることとなり、同じく実施態様において、ピッチ含有Ｃ／Ｃ成形素材は、炭素繊維とピッチパウダーとを混合して繊維体積率を４０〜６０％としたり、あるいは、炭素繊維にピッチを含浸して繊維体積率を４０〜６０％としたものであるようにすることによって、より高強度のＣ／Ｃ成形体が得られることとなる。
【００１４】
また、本発明によるＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形装置は、Ｃ／Ｃ成形素材を受け入れる成形用金型と、成形用金型に入れたＣ／Ｃ成形素材を加圧する押圧用金型と、Ｃ／Ｃ成形素材をホットプレス温度まで加熱する加熱手段と、Ｃ／Ｃ成形素材の側縁部と成形用金型との間に介在してホットプレス後の冷却時におけるＣ／Ｃ成形体と成形用金型との間の熱膨張係数の違いにより生ずる熱収縮差を吸収するテーパー面を有する熱収縮吸収部材と、Ｃ／Ｃ成形素材の押圧用金型によるホットプレス面側に配設される酸化防止部材をそなえた構成を有するものであるから、上記Ｃ／Ｃ成形体のホットプレス成形方法の実施が容易になされることとなり、ホットプレス後の冷却時においてＣ／Ｃ成形体がほとんど熱収縮せず成形用金型が大きく熱収縮したときでも、この成形用金型の熱収縮は熱収縮吸収部材のテーパー面で吸収されることとなって、Ｃ／Ｃ成形体に成形用金型の熱収縮による圧縮応力が加えられることとなり、ホットプレス後の冷却時において上記熱膨張係数の違いにもとづくＣ／Ｃ成形体の割れ発生が防止されることになるとともに、ホットプレス成形後に押圧用金型を成形用金型から離れる位置まで移動させることによって酸化雰囲気となったときでも、Ｃ／Ｃ成形体のホットプレス側表面で酸化消耗を生じないものとなる。
【００１５】
本発明によるＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形装置の実施態様において、Ｃ／Ｃ成形素材の側縁部と成形用金型との間に介在する熱収縮吸収部材は、押圧用金型によるホットプレス方向に漸次狭くなるテーパー面を有しているものとしたから、ホットプレス成形後に成形用金型が熱収縮によってＣ／Ｃ成形体を圧縮する方向に移動を生じたとしても、熱収縮吸収部材のテーパー面を介してＣ／Ｃ成形体が移動することにより成形用金型からの圧縮力付与が回避されることとなり、Ｃ／Ｃ成形体に割れなどの不具合が発生するのが防止されることとなる。
【００１６】
さらに、同じく実施態様において、Ｃ／Ｃ成形素材の側縁部と成形用金型との間に介在する熱収縮吸収部材は、押圧用金型によるホットプレス方向に漸次狭くなるテーパー面を有している反ホットプレス面側の熱収縮吸収用第１部材と、押圧用金型によるホットプレス方向に漸次広くなるテーパー面を有しているホットプレス面側の熱収縮吸収用第２部材とからなるものとすることによって、テーパー面を１個所のみとした場合に比べて、テーパー面を２個所とした場合にはＣ／Ｃ成形体の側端縁から内部にテーパー面が入り込む量は少なくてすむものとなり、Ｃ／Ｃ成形体の有効寸法はより広いものとなる。
【００１７】
【実施例】
実施例１
図１ないし図４は本発明の一実施例を示すものであって、図１に本発明の一実施例の基本構成を示す。
【００１８】
図１に基本構成を示すＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形装置１は、Ｃ／Ｃ成形素材２を受け入れる成形用金型３と、成形用金型３に入れたＣ／Ｃ成形素材２を加圧するためにプレス上型４に固定された押圧用金型５と、プレス下型６を貫通するノックアウトピン８の上端に固定されてＣ／Ｃ成形素材２を支持するノックアウト用板材９と、Ｃ／Ｃ成形素材２をホットプレス温度まで加熱する加熱手段として押圧用金型５およびプレス下型６に各々設けられたヒーター１１と、Ｃ／Ｃ成形素材２の側縁部と成形用金型３との間に介在してホットプレス後の冷却時におけるＣ／Ｃ成形体と成形用金型３との間の熱膨張係数の違いにより生ずる熱収縮差を吸収することができるように押圧用金型５によるホットプレス方向に漸次狭くなるテーパー面１２ａを有する熱収縮吸収部材１２と、Ｃ／Ｃ成形素材２の押圧用金型５によるホットプレス面２ａ側に配設される酸化防止部材としての酸化防止板１４をそなえた構造をなしている。
【００１９】
この場合、Ｃ／Ｃ成形素材２は、種々の平面形状をなしうるものであり、本発明においては特に限定はされないが、例えば、平面円形をなすものや、平面矩形をなすものが適用される。
【００２０】
したがって、Ｃ／Ｃ成形素材２が平面円形をなす場合には、成形用金型３も平面円形をなす成形空間を有するものが用いられると共に、押圧用金型５やノックアウト用板材９も平面円形をなすものが用いられ、熱収縮吸収部材１２は環状をなすものが用いられる。
【００２１】
また、Ｃ／Ｃ成形素材２が平面矩形をなす場合には、成形用金型３も平面矩形をなす成形空間を有するものが用いられると共に、押圧用金型５やノックアウト用板材９も平面矩形をなすものが用いられ、熱収縮吸収部材１２は四辺の熱収縮吸収部材を組み合わせたものが用いられる。
【００２２】
次に、このような構造を有するＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形装置１を用いてＣ／Ｃ成形素材２をホットプレス炭化成形する要領について図２ないし図４をもとにして説明する。
【００２３】
図２に示すように、プレス下型６に貫通したノックアウトピン８の上端にノックアウト用板材９が固定されていると共に、ノックアウト用板材９の位置に合わせて成形用金型３が配置され、そして、押圧用金型５がプレス上型４と共に上方に移動している状態として、成形用金型３の内周側で且つノックアウト用板材９の上側にはホットプレス方向に狭くなるテーパー面１２ａを有する熱収縮吸収部材１２を設置する。
【００２４】
次に、炭素繊維とピッチパウダーとを混合して繊維体積率を４０〜６０％としたＣ／Ｃ成形素材２を成形用金型３で形成された成形空間に入れたのち、Ｃ／Ｃ成形素材２の上に酸化防止板１４を設置する。
【００２５】
続いて、ヒーター１１によってＣ／Ｃ成形素材２をホットプレス温度（６５０〜７００℃）に加熱したのち、プレス上型４を降下させることによって、押圧用金型５により酸化防止板１４を介してＣ／Ｃ成形素材２を１００〜２００ｋｇｆ／ｃｍ^２に加圧し、温度５００〜７００℃でピッチを溶かして炭化させることによって、Ｃ／Ｃ成形体１５とする。
【００２６】
このとき、Ｃ／Ｃ成形素材２の温度がホットプレス温度にまで上昇する間において、３００℃付近でピッチの粘度が最も低くなるので、ピッチの粘度が最も低い３００℃付近で押圧用金型５で加圧すると、ピッチが流れ出てしまうこととなるので、ピッチの粘度が上昇する３５０℃付近で押圧用金型５によって加圧し、５００〜７００℃付近でピッチを炭化させてＣ／Ｃ成形体１５とする。
【００２７】
かくして、Ｃ／Ｃ成形素材２が上記したホットプレス炭化成形により炭化してＣ／Ｃ成形体１５となったあと、図３に示すように、プレス上型４を上昇させることによって、押圧用金型５を上方に移動させる。
【００２８】
このとき、押圧用金型５を成形用金型３から離れる位置まで移動して、成形用金型３内の成形空間が酸化雰囲気となった場合でも、Ｃ／Ｃ成形体１５のホットプレス面１５ａ側には酸化防止板１４が配設してあるので、Ｃ／Ｃ成形体１５のホットプレス面１５ａで酸化消耗を生じるようなことはない。
【００２９】
そして、温度を降下させる間において、Ｃ／Ｃ成形体１５はほとんど熱収縮しないが、成形用金型３は熱収縮を生じるため、図３に示すように、Ｃ／Ｃ成形体１５を圧縮する方向に移動する。このとき、熱収縮吸収部材１２もＣ／Ｃ成形体１５を圧縮する方向に移動するが、この熱収縮吸収部材１２のテーパー面１２ａによってＣ／Ｃ成形体１５は上方に移動することとなるので、Ｃ／Ｃ成形体１５は成形用金型３から何んらの圧縮応力をも受けないこととなり、したがって、Ｃ／Ｃ成形体１５に割れなどの不具合が発生するのを防止することができるようになる。
【００３０】
そして、Ｃ／Ｃ成形体１５の温度が１００℃以下となったところでノックアウトピン８を介してノックアウト用板材９を上昇させることにより離型する。
【００３１】
このようにして、ホットプレス後の冷却時において成形用金型３が熱収縮を生じるとしても、Ｃ／Ｃ成形体１５に圧縮応力が付加されることがなくなるので、Ｃ／Ｃ成形体１５に割れなどの不具合が生じることがなくなり、この場合、図４に示すように、熱膨張係数の違いにより生ずる熱収縮の収縮しろは、寸法Ｗ_１までもたせることが可能となる。
【００３２】
実施例２
図５ないし図８は本発明の他の実施例を示すものであって、図５に本発明の他の実施例の基本構成を示す。
【００３３】
図５に基本構成を示すＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形装置２１は、Ｃ／Ｃ成形素材２２を受け入れる成形用金型２３と、成形用金型２３に入れたＣ／Ｃ成形素材２２を加圧するためにプレス上型２４に固定された押圧用金型２５と、プレス下型２６を貫通するノックアウトピン２８の上端に固定されてＣ／Ｃ成形素材２２を支持するノックアウト用板材２９と、Ｃ／Ｃ成形素材２２をホットプレス温度まで加熱する加熱手段として押圧用金型２５およびプレス下型２６に各々設けられたヒーター３１と、Ｃ／Ｃ成形素材２２の側縁部と成形用金型２３との間に介在してホットプレス後の冷却時におけるＣ／Ｃ成形体と成形用金型２３との間の熱膨張係数の違いにより生ずる熱収縮差を吸収することができるように押圧用金型２５によるホットプレス方向に漸次狭くなるテーパー面３２ａを有する反ホットプレス面２２ｂ側の熱収縮吸収用第１部材３２と、同じくホットプレス後の冷却時におけるＣ／Ｃ成形体と成形用金型２３との間の熱膨張係数の違いにより生ずる熱収縮差を吸収することができるように押圧用金型２５によるホットプレス方向に漸次広くなるテーパー面３３ａを有するホットプレス面２２ａ側の熱収縮吸収用第２部材３３と、Ｃ／Ｃ成形素材２２の押圧用金型２５によるホットプレス面２２ａ側に配設される酸化防止部材としての酸化防止板３４をそなえた構造をなしている。
【００３４】
この場合も、前記実施例１と同様に、Ｃ／Ｃ成形素材２２は、種々の平面形状をなしうるものであり、本発明においては特に限定はされないが、例えば、平面円形をなすものや、平面矩形をなすものが適用される。
【００３５】
したがって、Ｃ／Ｃ成形素材２２が平面円形をなす場合には、成形用金型２３も平面円形をなす成形空間を有するものが用いられると共に、押圧用金型２５やノックアウト用板材２９も平面円形をなすものが用いられ、熱収縮吸収用第１部材３２および第２部材３３はともに環状をなすものが用いられる。
【００３６】
また、Ｃ／Ｃ成形素材２２が平面矩形をなす場合には、成形用金型２３も平面矩形をなす成形空間を有するものが用いられると共に、押圧用金型２５やノックアウト用板材２９も平面矩形をなすものが用いられ、熱収縮吸収用第１部材３２および第２部材３３はともに四辺の熱収縮吸収部材を組み合わせたものが用いられる。
【００３７】
次に、このような構造を有するＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形装置２１を用いてＣ／Ｃ成形素材２２をホットプレス成形する要領について図６ないし図８をもとにして説明する。
【００３８】
まず、図６に示すように、プレス下型２６に貫通したノックアウトピン２８の上端にノックアウト用板材２９が固定されていると共に、ノックアウト用板材２９の位置に合わせて成形用金型２３が配置され、そして、押圧用金型２５がプレス上型２４と共に上方に移動している状態として、成形用金型２３の内周側で且つノックアウト用板材９の上側に、押圧用金型２５によるホットプレス方向に漸次狭くなるテーパー面３２ａを有する熱収縮吸収用第１部材３２を設置する。
【００３９】
次に、炭素繊維にピッチを含浸して繊維体積率を４０〜６０％としたＣ／Ｃ成形素材２２を成形用金型２３で形成された成形空間に入れたのち、押圧用金型２５によるホットプレス方向に漸次広くなるテーパー面３３ａを有する熱収縮吸収用第２部材３３をボルト等により下面側に固定した酸化防止板３４をＣ／Ｃ成形素材２２の上に設置する。
【００４０】
続いて、ヒーター３１によってＣ／Ｃ成形素材２２をホットプレス温度（６５０〜７００℃）に加熱したのち、プレス上型２４を降下させることによって、押圧用金型２５により酸化防止板３４を介してＣ／Ｃ成形素材２２を１００〜２００ｋｇｆ／ｃｍ^２に加圧し、温度５００〜７００℃でピッチを溶かして炭化させることによって、Ｃ／Ｃ成形体３５とする。
【００４１】
このとき、Ｃ／Ｃ成形素材２２の温度がホットプレス温度にまで上昇する間において、３００℃付近でピッチの粘度が最も低くなるので、ピッチの粘度が最も低い３００℃付近で押圧用金型２５で加圧すると、ピッチが流れ出てしまうこととなるので、ピッチの粘度が上昇する３５０℃付近で押圧用金型２５によって加圧し、５００〜７００℃付近でピッチを炭化させてＣ／Ｃ成形体３５とする。
【００４２】
Ｃ／Ｃ成形素材２２が上記したホットプレス炭化成形により炭化してＣ／Ｃ成形体３５となったあと、図７に示すように、プレス上型２４を上昇させることによって、押圧用金型２５を上方に移動させる。
【００４３】
このとき、押圧用金型２５を成形用金型２３から離れる位置まで移動して、成形用金型２３内の成形空間が酸化雰囲気となった場合でも、Ｃ／Ｃ成形体３５のホットプレス面３５ａ側には酸化防止板３４が配設してあるので、Ｃ／Ｃ成形体３５のホットプレス面３５ａで酸化消耗を生じるようなことはない。
【００４４】
そして、温度を降下させる間において、Ｃ／Ｃ成形体３５はほとんど熱収縮しないが、成形用金型２３は熱収縮を生じるため、図７に示すように、Ｃ／Ｃ成形体３５を圧縮する方向に移動する。このとき、熱収縮吸収用第１部材３２もＣ／Ｃ成形体３５を圧縮する方向に移動するが、この熱収縮吸収用第１部材３２のテーパー面３２ａによってＣ／Ｃ成形体３５は上方に移動することとなり、かつまた、熱収縮吸収用第２部材３３のテーパー面３３ａによって酸化防止板３４が上方に移動することとなるので、Ｃ／Ｃ成形体３５は成形用金型２３から何んらの圧縮応力をも受けないこととなり、したがって、Ｃ／Ｃ成形体３５に割れなどの不具合が発生するのを防止することができるようになる。
【００４５】
そして、Ｃ／Ｃ成形体３５の温度が１００℃以下となったところでノックアウトピン２８を介してノックアウト用板材２９を上昇させることにより離型する。
【００４６】
このようにして、ホットプレス後の冷却時において成形用金型２３が熱収縮を生じるとしても、Ｃ／Ｃ成形体３５に圧縮応力が付加されることがなくなるので、Ｃ／Ｃ成形体３５に割れなどの不具合が生じることがなくなり、この場合、図８に示すように、熱膨張係数の違いにより生ずる熱収縮の収縮しろは、寸法Ｗ_２までもたせることが可能となる。
【００４７】
また、図５および図８に仮想線で示すように熱収縮吸収部材（１２）を１個所に設ける場合に比べて、図５に実線で示すように熱収縮吸収用第１部材３２および第２部材３３を上下２個所に設ける場合には、寸法ＬだけＣ／Ｃ成形体３５の外形を大きく取ることができるようになる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明に係わるＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形方法では、Ｃ／Ｃ成形素材を成形用金型に入れたのち、高温で押圧用金型によりホットプレスしてＣ／Ｃ成形体に成形するに際し、Ｃ／Ｃ成形素材の側縁部と成形用金型との間に、ホットプレス後の冷却時におけるＣ／Ｃ成形体と成形用金型との間の熱膨張係数の違いにより生ずる熱収縮差を吸収するテーパー面をそなえた熱収縮吸収部材を介在させると共に、Ｃ／Ｃ成形素材の押圧用金型によるホットプレス面側に酸化防止部材を配設してホットプレスする構成としたから、ホットプレス後の冷却時においてＣ／Ｃ成形体がほとんど熱収縮せず成形用金型が大きく熱収縮したときでも、この成形用金型の熱収縮は熱収縮吸収部材のテーパー面を介して吸収されることとなるので、Ｃ／Ｃ成形体には成形用金型の熱収縮による圧縮応力が加えられないようにすることが可能となり、ホットプレス後の冷却時において、熱膨張係数の違いにもとづくＣ／Ｃ成形体の割れ発生を防止することが可能であるという著しく優れた効果がもたらされ、そしてまた、ホットプレス成形後に押圧用金型を成形用金型から離れる位置まで移動させることによって酸化雰囲気となったときでも、Ｃ／Ｃ成形体のホットプレス側表面で酸化消耗が生じるのを防止することが可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
【００４９】
また、本発明に係わるＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形装置によれば、Ｃ／Ｃ成形素材を受け入れる成形用金型と、成形用金型に入れたＣ／Ｃ成形素材を加圧する押圧用金型と、Ｃ／Ｃ成形素材をホットプレス温度まで加熱する加熱手段と、Ｃ／Ｃ成形素材の側縁部と成形用金型との間に介在してホットプレス後の冷却時におけるＣ／Ｃ成形体と成形用金型との間の熱膨張係数の違いにより生ずる熱収縮差を吸収するテーパー面を有する熱収縮吸収部材と、Ｃ／Ｃ成形素材の押圧用金型によるホットプレス面側に配設される酸化防止部材をそなえた構成としたから、上記Ｃ／Ｃ成形体のホットプレス成形方法の実施が確実かつ容易に行えることとなり、割れなどの不具合が生じていないと共に表面の酸化消耗もない品質の優れたＣ／Ｃ成形体を成形することが可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形装置の基本構成を示す縦断面説明図である。
【図２】図１のホットプレス成形装置において押圧用金型を降下させた後の状態を示す縦断面説明図である。
【図３】図１のホットプレス成形装置においてホットプレス炭化成形後に押圧用金型を上昇させた状態を示す縦断面説明図である。
【図４】図１のホットプレス成形装置において熱収縮吸収部材のテーパー面を拡大して示す縦断面説明図である。
【図５】本発明の他の実施例によるＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形装置の基本構成を示す縦断面説明図である。
【図６】図５のホットプレス成形装置において押圧用金型を降下させた後の状態を示す縦断面説明図である。
【図７】図５のホットプレス成形装置においてホットプレス炭化成形後に押圧用金型を上昇させた状態を示す縦断面説明図である。
【図８】図５のホットプレス成形装置において熱収縮吸収用第１部材および第２部材のテーパー面を拡大して示す縦断面説明図である。
【図９】従来におけるＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形装置の基本構成を示す縦断面説明図である。
【図１０】従来におけるＣ／Ｃ成形体のホットプレス成形装置において、ホットプレス成形後にＣ／Ｃ成形体に割れが発生する様子を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１，２１Ｃ／Ｃ成形体のホットプレス成形装置
２，２２Ｃ／Ｃ成形素材
２ａ，２２ａＣ／Ｃ成形素材のホットプレス面
３，２３成形用金型
４，２４プレス上型
５，２５押圧用金型
６，２６プレス下型
８，２８ノックアウトピン
９，２９ノックアウト用板材
１１，３１ヒーター（加熱手段）
１２熱収縮吸収部材
１２ａ熱収縮吸収部材のテーパー面
１４，３４酸化防止板（酸化防止部材）
１５，３５Ｃ／Ｃ成形体
３２熱収縮吸収用第１部材
３２ａ熱収縮吸収用第１部材のテーパー面
３３熱収縮吸収用第２部材
３３ａ熱収縮吸収用第２部材のテーパー面[0001]
[Industrial applications]
The present invention provides a C / C molded article (carbon fiber / carbon composite) which is excellent in heat resistance and oxidation resistance and is lightweight and suitable for use as a constituent member of, for example, aerospace equipment and chemical equipment. The present invention relates to a hot press molding method and a molding apparatus for a C / C molded body used for molding a molded body composed of members.
[0002]
[Prior art]
In molding a C / C molded body using the C / C molded material, for example, as shown in FIG. 9, the C / C molded material 101 was placed in a molding die 102 and provided in a press lower die 103. The C / C molding material 101 is supported on the upper end of the knockout pin 104 by a solid knockout plate member 105, and the C / C molding material 101 is fixed by a pressing die 107 fixed to a press upper die 106 and a heater 108 provided in a press lower die 103, respectively. After the C molding material 101 is heated to a hot press temperature (for example, 650 to 700 ° C.), the C / C molding material 101 is hot-pressed by the pressing die 107 by lowering the upper press die 106, and then pressed. The C / C molded body 10 as shown in FIG. 10 was obtained by raising the tooling die 107.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, after the C / C molded body 110 is obtained by hot pressing, when the pressing die 107 is raised to a position higher than the forming die 102 as shown in FIG. There was a problem that the surface of the / C molded body 110 was oxidized and consumed.
[0004]
When the molding die 102 is made of carbon steel, its thermal expansion coefficient at room temperature is 11 × 10^-6The coefficient of thermal expansion at 500 ° C. is 14 × 10^-6When made of stainless steel, its coefficient of thermal expansion at room temperature is 15 × 10^-6The coefficient of thermal expansion at 500 ° C. is 17 × 10^-6On the other hand, the thermal expansion coefficient of the C / C molded body 110 is 1 to 2 × 10^-6, 1-2 × 10 even at 500 ° C^-6Since there is a considerable difference in the coefficient of thermal expansion between the molding die 102 and the C / C molded body 110, the temperature is reduced from the hot press temperature of 650 to 700 ° C. to a temperature of 100 ° C. or less. Meanwhile, the C / C molded body 110 hardly undergoes thermal contraction, whereas the molding die 102 undergoes considerable thermal contraction in the direction of arrow A shown in FIG. There is a problem in that a compressive stress is applied from the molding die 102, and a crack C may be generated in the C / C molded body 110.
[0005]
Therefore, cracks may occur in the C / C molded body 110 due to the problem of oxidative consumption on the surface of the C / C molded body 110 and the compressive stress received from the molding die 102 at the time of temperature decrease after hot pressing. The problem was to solve the problem.
[0006]
[Object of the invention]
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and even when a pressing die is moved to a position away from a molding die after hot pressing, hot pressing of a C / C molded body is performed. There is no oxidative consumption on the side surface, and the C / C molded body hardly shrinks during cooling after hot pressing, and cracks into the C / C molded body even when the molding die largely shrinks. It is an object of the present invention to provide a hot press molding method and a molding apparatus for a C / C molded body, which do not cause the problem.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the hot press molding method of a C / C molded body according to the present invention, a C / C molded material is put into a molding die, and then hot pressed by a pressing die at a high temperature to form a C / C molded body. In the process, the heat generated between the side edge of the C / C molding material and the molding die due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the C / C molded body and the molding die during cooling after hot pressing. A heat shrink absorbing member having a tapered surface for absorbing a difference in shrinkage is interposed, and an antioxidant member is arranged on the hot press surface side of the C / C molding material by a pressing die to perform hot pressing. It is characterized by.
[0008]
Then, in the embodiment of the hot press molding method of the C / C molded body according to the present invention, the pitch-containing C / C molding material is put into a molding die and then hot-pressed at a high temperature by a pressing die. The pitch may be carbonized and formed into a C / C molded body. In the same manner, in the embodiment, the pitch-containing C / C molding material is obtained by mixing carbon fiber and pitch powder to have a fiber volume ratio of 40 to 40. The carbon fiber can be made to have a fiber volume ratio of 40 to 60% by impregnating carbon fibers with pitch.
[0009]
Further, a hot press molding apparatus for a C / C molded body according to the present invention comprises a molding die for receiving a C / C molding material, and a pressing die for pressurizing the C / C molding material put in the molding die. Heating means for heating the C / C molding material to the hot press temperature; and C / C molding during cooling after hot pressing by interposing between the side edge of the C / C molding material and the molding die. A heat shrinkage absorbing member having a tapered surface for absorbing a difference in heat shrinkage caused by a difference in thermal expansion coefficient between the body and a molding die, and a hot press surface of a C / C molding material by a pressing die. It is characterized by having a configuration provided with an antioxidant member such as an antioxidant plate provided.
[0010]
In the embodiment of the C / C molded body hot press molding apparatus according to the present invention, the heat shrinkage absorbing member interposed between the side edge of the C / C molded material and the molding die is a pressing metal. It may have a tapered surface that gradually narrows in the direction of hot pressing by the mold, and in the same embodiment, absorbs heat shrinkage interposed between the side edge of the C / C molding material and the molding die. The member has a first member for absorbing heat shrinkage on the side opposite to the hot press surface having a tapered surface gradually narrowing in the hot press direction by the pressing die, and a taper gradually expanding in the hot press direction by the pressing die. And a second member for absorbing heat shrinkage on the hot press side having a surface.
[0011]
Effect of the Invention
In the hot press molding method of a C / C molded body according to the present invention, a C / C molded material is put into a molding die, and then hot pressed by a pressing die at a high temperature to form a C / C molded body. In the process, the heat generated between the side edge of the C / C molding material and the molding die due to the difference in thermal expansion coefficient between the C / C molded body and the molding die during cooling after hot pressing. Since the heat shrinkage absorbing member having a tapered surface for absorbing the difference in shrinkage is interposed, the C / C molded body hardly shrinks during cooling after hot pressing, and the molding die shrinks greatly. Even at this time, the heat shrinkage of the molding die is absorbed through the tapered surface of the heat shrinkage absorbing member, and a compressive stress due to the heat shrinkage of the molding die is applied to the C / C molded body. And the above heat during cooling after hot pressing So that the cracking of the C / C shaped body based on the difference of expansion coefficient can be prevented.
[0012]
Further, in the hot press molding method for a C / C molded body according to the present invention, an antioxidant member is provided on the hot press surface side of the C / C molded material by a pressing die, and hot pressing is performed. Even if the pressing mold is moved to a position away from the molding die after the hot press molding, and the oxidizing atmosphere is reached, the surface of the C / C molded body on the hot press side is not oxidized and consumed.
[0013]
Then, in the embodiment of the hot press molding method of the C / C molded body according to the present invention, the pitch-containing C / C molding material is put into a molding die and then hot-pressed at a high temperature by a pressing die. Since the pitch is carbonized to form a C / C molded body, a high-density and high-strength C / C molded body can be obtained. In the same embodiment, the pitch-containing C / C molded material is By mixing carbon fiber and pitch powder to make the fiber volume ratio 40 to 60%, or by impregnating carbon fiber with pitch so that the fiber volume ratio becomes 40 to 60%. Thus, a C / C molded body having higher strength can be obtained.
[0014]
Further, the hot press molding apparatus for a C / C molded body according to the present invention comprises a molding die for receiving a C / C molding material, and a pressing die for pressing the C / C molding material put in the molding die. Means for heating a C / C molding material to a hot press temperature, and a C / C molded body interposed between a side edge of the C / C molding material and a molding die during cooling after hot pressing A heat shrinkage absorbing member having a tapered surface for absorbing a difference in heat shrinkage caused by a difference in thermal expansion coefficient between the mold and the molding die, and a C / C molding material disposed on the hot press surface side by the pressing die. Therefore, it is easy to carry out the hot press molding method of the C / C molded body, and the C / C molded body is cooled at the time of cooling after the hot press. Almost no heat shrinkage and mold is large and hot Even when contracted, the heat shrinkage of the molding die is absorbed by the tapered surface of the heat shrinkage absorbing member, and a compressive stress due to the heat shrinkage of the molding die is applied to the C / C molded body. Thus, the occurrence of cracks in the C / C molded body due to the difference in the coefficient of thermal expansion during cooling after hot pressing is prevented, and the position where the pressing mold is separated from the molding die after hot press molding. Even when an oxidizing atmosphere is obtained by moving the C / C compact, the oxidative consumption does not occur on the hot press side surface of the C / C compact.
[0015]
In the embodiment of the C / C molded body hot press molding apparatus according to the present invention, the heat shrinkage absorbing member interposed between the side edge portion of the C / C molded material and the molding die is formed by hot pressing by the pressing die. Since it has a tapered surface that gradually narrows in the pressing direction, even if the molding die moves in the direction of compressing the C / C molded body due to thermal shrinkage after hot press molding, it absorbs heat shrinkage. By moving the C / C compact through the tapered surface of the member, the application of a compressive force from the molding die is avoided, and problems such as cracks in the C / C compact are prevented from occurring. The Rukoto.
[0016]
Further, in the same embodiment, the heat shrinkage absorbing member interposed between the side edge portion of the C / C molding material and the molding die has a tapered surface that gradually narrows in the hot press direction by the pressing die. The first member for absorbing heat shrinkage on the side opposite to the hot press surface and the second member for absorbing heat shrinkage on the side of the hot press surface having a tapered surface that gradually widens in the hot pressing direction by the pressing mold. Therefore, when the number of the tapered surfaces is two, the amount of the tapered surface penetrating into the inside from the side edge of the C / C molded body is small as compared with the case where the number of the tapered surfaces is only one. As a result, the effective size of the C / C molded body becomes wider.
[0017]
【Example】
Example 1
1 to 4 show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 shows a basic configuration of the embodiment of the present invention.
[0018]
A C / C molded body hot press molding apparatus 1 whose basic configuration is shown in FIG. 1 includes a molding die 3 for receiving a C / C molding material 2 and a C / C molding material 2 placed in the molding die 3. A pressing die 5 fixed to the upper press die 4 for pressing; a knockout plate 9 fixed to the upper end of a knockout pin 8 penetrating the lower press die 6 to support the C / C molding material 2; As a heating means for heating the C / C molding material 2 to the hot pressing temperature, heaters 11 provided on the pressing mold 5 and the press lower mold 6, respectively, the side edges of the C / C molding material 2 and the molding mold 3 for pressing so that a difference in thermal contraction caused by a difference in thermal expansion coefficient between the C / C molded body and the molding die 3 during cooling after hot pressing can be absorbed. Tapered surface gradually narrowing in hot press direction by mold 5 The structure has a heat shrinkage absorbing member 12 having a 2a and an anti-oxidation plate 14 as an anti-oxidation member disposed on the hot pressing surface 2a side of the pressing mold 5 for the C / C molding material 2. .
[0019]
In this case, the C / C molding material 2 can have various planar shapes, and is not particularly limited in the present invention. For example, a material having a planar circular shape or a material having a planar rectangular shape is applied. .
[0020]
Therefore, when the C / C molding material 2 has a plane circular shape, the molding die 3 having a molding space having a planar circular shape is used, and the pressing mold 5 and the knockout plate 9 are also planar circular shapes. The heat-shrinkage absorbing member 12 is formed in a ring shape.
[0021]
When the C / C molding material 2 has a flat rectangular shape, a molding die 3 having a molding space having a flat rectangular shape is used, and the pressing die 5 and the knockout plate 9 are also flat rectangular shapes. The heat-shrinkage absorbing member 12 is a combination of four-sided heat-shrinkage absorption members.
[0022]
Next, the procedure of hot press carbonization molding of the C / C molding material 2 using the C / C molding hot press molding apparatus 1 having such a structure will be described with reference to FIGS.
[0023]
As shown in FIG. 2, a knockout plate 9 is fixed to an upper end of a knockout pin 8 penetrating through the press lower die 6, and a molding die 3 is arranged in accordance with the position of the knockout plate 9. Assuming that the pressing die 5 is moving upward together with the press upper die 4, a tapered surface 12 a narrowing in the hot press direction is formed on the inner peripheral side of the forming die 3 and above the knockout plate 9. Is installed.
[0024]
Next, carbon fiber and pitch powder are mixed, and a C / C molding material 2 having a fiber volume ratio of 40 to 60% is put into a molding space formed by a molding die 3, and then subjected to C / C molding. An antioxidant plate 14 is placed on the material 2.
[0025]
Subsequently, after the C / C molding material 2 is heated to the hot press temperature (650 to 700 ° C.) by the heater 11, the upper press die 4 is lowered, and the pressing die 5 passes through the oxidation preventing plate 14. 100 to 200 kgf / cm of C / C molding material 2²To form a C / C molded body 15 by melting and carbonizing the pitch at a temperature of 500 to 700 ° C.
[0026]
At this time, while the temperature of the C / C molding material 2 rises to the hot press temperature, the viscosity of the pitch becomes the lowest around 300 ° C., so that the pressing die 5 near the lowest viscosity of 300 ° C. When the pressure is applied at a pressure of 500 ° C., the pitch flows out. Therefore, the pressure is increased by the pressing mold 5 at about 350 ° C. where the viscosity of the pitch increases, and the pitch is carbonized at about 500 to 700 ° C. It is assumed to be 15.
[0027]
Thus, after the C / C molding material 2 is carbonized by the above-described hot press carbonization molding to form a C / C molded body 15, as shown in FIG. The mold 5 is moved upward.
[0028]
At this time, the pressing die 5 is moved to a position away from the molding die 3, and even if the molding space in the molding die 3 is in an oxidizing atmosphere, the hot press surface of the C / C molded body 15 can be obtained. Since the antioxidant plate 14 is provided on the 15a side, the hot press surface 15a of the C / C molded body 15 does not suffer from oxidative consumption.
[0029]
While the temperature is lowered, the C / C compact 15 hardly undergoes thermal contraction, but the molding die 3 undergoes thermal contraction. Therefore, as shown in FIG. 3, the C / C compact 15 is compressed. Move in the direction. At this time, the heat shrinkage absorbing member 12 also moves in the direction of compressing the C / C molded body 15, but the C / C molded body 15 moves upward due to the tapered surface 12a of the heat shrinkage absorbing member 12. , The C / C molded body 15 does not receive any compressive stress from the molding die 3, and therefore, it is possible to prevent the C / C molded body 15 from causing defects such as cracks. Become like
[0030]
Then, when the temperature of the C / C molded body 15 becomes 100 ° C. or less, the mold material 9 is released by raising the knockout plate 9 via the knockout pin 8.
[0031]
In this way, even if the molding die 3 undergoes thermal shrinkage during cooling after hot pressing, no compressive stress is applied to the C / C molded body 15, so that the C / C molded body 15 Problems such as cracks do not occur, and in this case, as shown in FIG.₁Can be extended.
[0032]
Example 2
5 to 8 show another embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows a basic configuration of another embodiment of the present invention.
[0033]
A C / C molded body hot press molding apparatus 21 whose basic configuration is shown in FIG. 5 includes a molding die 23 for receiving a C / C molding material 22 and a C / C molding material 22 put in the molding die 23. A pressing die 25 fixed to an upper press die 24 for pressing; a knockout plate 29 fixed to an upper end of a knockout pin 28 penetrating through the lower press die 26 to support the C / C molding material 22; As a heating means for heating the C / C molding material 22 to the hot pressing temperature, heaters 31 provided on the pressing mold 25 and the press lower mold 26, respectively, the side edges of the C / C molding material 22 and the molding mold. 23, which is interposed between the C / C molded body and the molding die 23 during cooling after hot pressing. Hot by mold 25 Between the first member 32 for absorbing heat shrinkage on the side opposite to the hot press surface 22b having a tapered surface 32a gradually narrowing in the pressing direction, and also between the C / C molded body and the molding die 23 during cooling after hot pressing. The second member for absorbing heat shrinkage on the side of the hot press surface 22a having a tapered surface 33a that gradually widens in the hot press direction by the pressing mold 25 so as to absorb the difference in heat shrinkage caused by the difference in thermal expansion coefficient 33 and an anti-oxidation plate 34 as an anti-oxidation member disposed on the hot pressing surface 22a side of the pressing die 25 of the C / C molding material 22.
[0034]
Also in this case, similarly to the first embodiment, the C / C molding material 22 can have various planar shapes, and is not particularly limited in the present invention. A plane rectangle is applied.
[0035]
Therefore, when the C / C molding material 22 has a plane circular shape, the molding die 23 having a molding space having a planar circular shape is used, and the pressing mold 25 and the knockout plate member 29 are also planar circular shapes. The first member 32 and the second member 33 for absorbing heat shrinkage are both formed in a ring shape.
[0036]
When the C / C molding material 22 has a flat rectangular shape, a molding die 23 having a molding space having a flat rectangular shape is used, and the pressing die 25 and the knockout plate material 29 are also flat rectangular shapes. The first member 32 and the second member 33 for absorbing heat shrinkage are both formed by combining four sides of the heat shrinkage absorbing members.
[0037]
Next, a procedure for hot press-forming the C / C molding material 22 using the C / C molded body hot press molding apparatus 21 having such a structure will be described with reference to FIGS.
[0038]
First, as shown in FIG. 6, a knockout plate 29 is fixed to an upper end of a knockout pin 28 penetrating through the press lower die 26, and a molding die 23 is arranged in accordance with the position of the knockout plate 29. Then, assuming that the pressing die 25 is moving upward together with the press upper die 24, the hot pressing by the pressing die 25 is performed on the inner peripheral side of the forming die 23 and above the knockout plate 9. A first heat shrinkage absorbing member 32 having a tapered surface 32a gradually narrowing in the direction is provided.
[0039]
Next, after the carbon fiber is impregnated with the pitch and the C / C molding material 22 having a fiber volume ratio of 40 to 60% is put into the molding space formed by the molding die 23, the pressing is performed by the pressing die 25. An antioxidant plate 34 in which a second member 33 for absorbing heat shrinkage having a tapered surface 33a gradually widening in the hot press direction is fixed to the lower surface side with bolts or the like is placed on the C / C molding material 22.
[0040]
Subsequently, after the C / C molding material 22 is heated to the hot press temperature (650 to 700 ° C.) by the heater 31, the upper press die 24 is lowered, and the pressing die 25 passes through the oxidation preventing plate 34. 100 to 200 kgf / cm of C / C molding material 22²To form a C / C molded body 35 by melting and carbonizing the pitch at a temperature of 500 to 700 ° C.
[0041]
At this time, while the temperature of the C / C molding material 22 rises to the hot press temperature, the pitch viscosity becomes the lowest around 300 ° C., so that the pressing mold 25 near the lowest pitch viscosity 300 ° C. Pressing at a pressure of about 35 ° C. increases the viscosity of the pitch, so that the pitch flows out, and the pitch is carbonized at about 500 to 700 ° C. to form a C / C compact. 35.
[0042]
After the C / C molding material 22 is carbonized by the hot press carbonization molding to form a C / C molding 35, as shown in FIG. Is moved upward.
[0043]
At this time, the pressing die 25 is moved to a position away from the molding die 23, and even if the molding space in the molding die 23 becomes an oxidizing atmosphere, the hot press surface of the C / C molded body 35 is removed. Since the antioxidant plate 34 is provided on the 35a side, there is no occurrence of oxidative consumption on the hot press surface 35a of the C / C molded body 35.
[0044]
While the temperature is lowered, the C / C molded body 35 hardly undergoes thermal contraction, but the molding die 23 undergoes thermal contraction, so that the C / C molded body 35 is compressed as shown in FIG. Move in the direction. At this time, the first member 32 for absorbing heat shrinkage also moves in the direction of compressing the C / C molded body 35, but the tapered surface 32a of the first member 32 for absorbing heat shrinkage moves the C / C molded body 35 upward. Since the antioxidant plate 34 is moved upward by the tapered surface 33a of the second member for absorbing heat shrinkage 33, the C / C molded body 35 is moved from the molding die 23 at any time. Therefore, the C / C molded body 35 can be prevented from suffering a problem such as a crack.
[0045]
Then, when the temperature of the C / C molded body 35 becomes 100 ° C. or less, the knockout plate 29 is raised via the knockout pins 28 to release the mold.
[0046]
In this way, even if the molding die 23 undergoes thermal shrinkage during cooling after hot pressing, no compressive stress is applied to the C / C molded body 35. Problems such as cracks do not occur. In this case, as shown in FIG.₂Can be extended.
[0047]
In addition, as compared with the case where the heat shrinkage absorbing member (12) is provided at one place as shown by the imaginary line in FIGS. 5 and 8, as shown by the solid line in FIG. When the members 33 are provided at the upper and lower two places, the outer shape of the C / C molded body 35 can be made larger by the dimension L.
[0048]
【The invention's effect】
In the hot press molding method for a C / C molded body according to the present invention, a C / C molded material is put into a molding die, and then hot pressed by a pressing die at a high temperature to form a C / C molded body. In the process, the heat generated between the side edge of the C / C molding material and the molding die due to the difference in thermal expansion coefficient between the C / C molded body and the molding die during cooling after hot pressing. Because a heat shrinkage absorbing member having a tapered surface that absorbs a difference in shrinkage is interposed, and an antioxidant member is arranged on the hot press side of the C / C molding material by a pressing die, and hot pressing is performed. Even when the C / C molded body hardly undergoes thermal contraction during cooling after hot pressing and the molding die undergoes large thermal contraction, the thermal contraction of the molding die is performed via the tapered surface of the heat shrinkage absorbing member. C / C molding as it will be absorbed To prevent the application of compressive stress due to the thermal shrinkage of the molding die, and prevent the C / C compact from cracking due to the difference in the coefficient of thermal expansion during cooling after hot pressing. And the C / C can be obtained even when the pressing mold is moved to a position away from the forming mold after hot press forming so as to be in an oxidizing atmosphere. A remarkably excellent effect that it is possible to prevent the occurrence of oxidative consumption on the hot press side surface of the molded product is obtained.
[0049]
Further, according to the hot press molding apparatus for a C / C molded body according to the present invention, a molding die for receiving a C / C molding material and a pressing mold for pressing the C / C molding material put in the molding die are provided. A heating means for heating the C / C molding material to a hot press temperature; and a C / C for cooling after hot pressing by being interposed between the side edge of the C / C molding material and the molding die. A heat shrinkage absorbing member having a tapered surface for absorbing a difference in thermal contraction caused by a difference in thermal expansion coefficient between the C molded body and the molding die, and a hot press surface side of the C / C molding material by a pressing die The hot press molding method of the C / C molded body can be carried out reliably and easily, with no problems such as cracks and oxidation of the surface. Excellent quality C / C compact without wear Significantly excellent effect that it is possible to mold is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory longitudinal sectional view showing the basic configuration of a C / C molded body hot press molding apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory longitudinal sectional view showing a state after a pressing die is lowered in the hot press molding apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory longitudinal sectional view showing a state in which a pressing mold is raised after hot press carbonization in the hot press molding apparatus of FIG. 1;
FIG. 4 is an explanatory longitudinal sectional view showing an enlarged tapered surface of a heat shrinkage absorbing member in the hot press molding apparatus of FIG. 1;
FIG. 5 is an explanatory longitudinal sectional view showing a basic configuration of a hot press molding apparatus for a C / C molded body according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory longitudinal sectional view showing a state after the pressing die is lowered in the hot press molding apparatus of FIG. 5;
FIG. 7 is an explanatory longitudinal sectional view showing a state in which a pressing mold is raised after hot press carbonization in the hot press molding apparatus of FIG. 5;
8 is an explanatory longitudinal sectional view showing, on an enlarged scale, tapered surfaces of a first member for absorbing heat shrinkage and a second member in the hot press molding apparatus of FIG. 5;
FIG. 9 is an explanatory longitudinal sectional view showing a basic configuration of a conventional C / C molded body hot press molding apparatus.
FIG. 10 is an explanatory cross-sectional view showing how a C / C molded body cracks after hot press molding in a conventional C / C molded body hot press molding apparatus.
[Explanation of symbols]
1,21 C / C molded body hot press molding equipment
2,22 C / C molding material
2a, 22a Hot press surface of C / C molding material
3,23 Mold for molding
4,24 Press upper die
5,25 Pressing mold
6,26 Press lower mold
8,28 knockout pin
9,29 Knockout plate
11,31 heater (heating means)
12. Heat shrink absorbing member
12a Tapered surface of heat shrink absorbing member
14, 34 Antioxidant plate (antioxidant member)
15,35 C / C molded body
32 First member for absorbing heat shrinkage
32a Tapered surface of heat shrink absorbing first member
33 Second member for absorbing heat shrinkage
33a Tapered surface of heat shrink absorbing second member

Claims

After the C / C molding material is put into the molding die, and then hot-pressed by a pressing die at a high temperature to form a C / C molded body, the side edges of the C / C molding material and the molding die are used. And a heat shrinkage absorbing member having a tapered surface for absorbing a difference in heat shrinkage caused by a difference in coefficient of thermal expansion between the C / C compact and the molding die during cooling after hot pressing. A hot press molding method for a C / C molded body, wherein an antioxidant member is disposed on the hot press surface side of a C / C molded material by a pressing die and hot pressed.

The C / C according to claim 1, wherein after the pitch-containing C / C molding material is put into a molding die, the pitch is carbonized by hot pressing with a pressing die at a high temperature to form a C / C molded body. Hot press molding method for moldings.

The hot press molding method of a C / C molded product according to claim 2, wherein the pitch-containing C / C molded material is obtained by mixing carbon fibers and pitch powder to have a fiber volume ratio of 40 to 60%.

The hot press molding method for a C / C molded body according to claim 2, wherein the pitch-containing C / C molded material is obtained by impregnating carbon fibers with a pitch to have a fiber volume ratio of 40 to 60%.

A molding die for receiving the C / C molding material, a pressing die for pressing the C / C molding material put in the molding die, and a heating means for heating the C / C molding material to a hot press temperature; Heat generated due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the C / C molded body and the molding die during cooling after hot pressing, interposed between the side edge of the C / C molding material and the molding die. C / C molding characterized by comprising a heat shrinkage absorbing member having a tapered surface for absorbing a difference in shrinkage, and an oxidation preventing member disposed on the hot press side by a pressing die for a C / C molding material. Hot press molding equipment for body.

The heat shrinkage absorbing member interposed between the side edge of the C / C molding material and the molding die has a tapered surface that gradually narrows in the hot pressing direction by the pressing die. Hot press molding equipment for C / C compacts.

The heat shrinkage absorbing member interposed between the side edge of the C / C molding material and the molding die has a tapered surface that gradually narrows in the hot pressing direction by the pressing die. The first member for absorbing heat shrinkage of claim 1, and the second member for absorbing heat shrinkage on the side of the hot press surface having a tapered surface that gradually widens in the direction of hot pressing by the pressing die. Hot press molding equipment for C / C compacts.