JPS5811319B2 - 熱間静水圧プレスによる異型成型法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複雑な各種異型形状製品を成型するのに好適
な熱間静水圧プレス法による成型法に関する。

高温高圧ガス雰囲気下で合金粉末等を原料として高密度
成型体を得る方法として熱間静水圧プレス法（以下、Ｈ
ＩＰ法という）は広く知られ、かつ注目されている。

この方法による合金の焼結は従来の焼結法によるものに
比較し、焼結体の組織、密度が均質であり、機械的性質
において優れているのみならず、低温での焼結が可能で
ある特色を有している。

しかしながら、従来のＨＩＰ法は被処理原料粉末をカプ
セル内に密封し処理するに際し、カプセルを製品形状に
形成する関係上、複雑な異型形状物を得ようとする場合
にはカプセルが複雑となり、カプセル価格が高価であっ
て製造コストの上昇は争えず、しかもＨＩＰ法において
製品の品質上、重要な問題とされている脱気密封工程に
煩雑な操作が必要となり、必ずしも充分な方法とは云え
ず、改善すべき余地を有していた。

そのため、本発明者等は従来のＨＩＰ法により得ること
が実質上困難な異型形状品を容易に、かつ製品品質の低
下を来すことなく製造し得る方法について種々の研究を
重ね、その結果、先にカプセル中に製品形状に適合する
如く金型等を配置し、そこに形成される空間に原料粉末
を充填して異型形状品を得る方法を提案した。

本発明は更にかゝる思想を発展させ、より効果的に、か
つ、より立体的な異型製品を製造するための方法を提供
することを目的とするものである。

又、本発明は、ＨＩＰ処理成型後における製品の取出し
を容易ならしめると共に、その素材を選定することによ
り製品の価値を相対的に向上させることも他の一つの目
的とする。

しかして、かゝる本発明は比較的単純な型のカプセルと
被処理原料粉末材料と熱膨張を異にする、特にＨＩＰ条
件下で収縮する材料からなる異型雌型セグメント構造物
を利用することによって特徴づけられ、更にセグメント
使用時におけるカプセル内の各接触面における離型効果
を良好ならしめることも副次的特徴とする。

以下、本発明成型法の詳細を更に順を追って説明すると
、先ず本発明の第１の点は、単純な型のカプセルと、該
カプセル内に被成型仕上品の形状に合せて雌型に配置さ
れるセグメント構造物との組合せを考慮することである
。

本発明に使用される前記カプセルは金属、ガラス等によ
って単純な型に作られるものであり、従来のカプセルを
使用することができる。

一方、該カプセル内に配置されるセグメントは１個又は
複数個の何れでもよく、又、上下に適宜組合せて凹凸の
ある製品を作るための構造物として形成することが可能
である。

このセグメント材料としては成型しようとする製品の原
料粉末をＨＩＰ処理により成型するときに可塑性を有し
、従って、自由に塑性変形ができ、被処理粉末材料に確
実に等方静水圧を及ぼし、１００％の密度まで均質に焼
結し得る材料で、かつ成型物と熱膨張率を異にし、ＨＩ
Ｐ処理後、離型が容易なもの、又は易研、切削、易加工
材料であることが好適である。

勿論、この材料は前記の如く塑性変形を起すものである
故、再使用は全く考慮されていない通常、この材料とし
ては軟鋼、ステンレス、ガラス、鋳物の外、金属を加工
したもの等が挙げられるが、ガラスは最も有効である。

被処理原料粉末との熱膨張率を考慮して適宜選定使用す
る。

そして、このセグメントの単位形状は必ずしも一定でな
く、仕上製品の形状に合せて丸型、角型、円盤形、台形
状等種種の形状又は長短適宜長さのものが使用され、こ
れらによってカプセル内において製品の形状に合致する
雌型セグメント構造物として配置される。

セグメントと粉末成型品との熱膨張の差は、ＨＩＰ処理
後においてセグメントの収縮性を大とし、両者の剥離、
即ち離型効果を良好ならしめる上に重要である。

しかし、更にこれらセグメント構造物と粉末成型体、更
にはセグメント同志、又セグメントとカプセルの間にお
ける夫々の離脱を容易にするため離型材が適宜使用され
る。

この離型材としては、ガラスを溶着したものとか、アル
ミナ、シリカ等、又は他のセラミックスの混合物を塗布
したものの如き塗膜層を形成する材料による。

第１図は上記の如きカプセル内にセグメントを配置した
、例えば平歯車を得るためのカプセル態様が図示されて
おり、１はカプセル、２はセグメント、３は被処理原料
粉末、４は離型材を夫々示している。

第２図は上記の如き雌型空間をカプセル１内において仕
切板５を介在させて二段に亘り形成した本発明における
カプセル態様であり、図示のようにセグメントを上下に
積木状に組合せてボス部を有する歯車形状等を容易に形
成することができる。

又、第３図は更に本発明における他のカプセル態様を示
しており、カプセル１の中心部に長尺のセグメントが配
置されて雌型空間を形成し、被処理原料粉末３が充填さ
れている。

この場合もセグメント構造物２の外周に適宜離型材を耐
層して離型効果を図っている。

この時、セグメント構造物は、第４図に示す如く処理後
容易に分割除去し得るような型状に予め分割しておくこ
とによって操作が容易になる。

又、第３図の如くセグメント型部が成型体の内側にある
場合ＨＩＰ条件から常温常圧にした時にセグメント型材
が成型体に比してより収縮することが好ましく、従って
、前記の如く熱膨張差がセグメント材料選択の一要素と
なるのである。

上記各説明は、カプセル内にセグメントを雌型に相当す
る如く配置したカプセルのＨＩＰ処理前の態様であるが
、雌型空間に被処理原料粉末を充填した後、通常の如く
脱気、密封を行い、高温高田雰囲気下にある炉中に定置
してＨＩＰ処理を行い、所要の成型体製品を得る。

なお、カプセルを脱気工程を経ることなくＨＩＰ処理工
程に付すこともある。

このようにして得られる成型体は、可塑性を有するセグ
メント材料の塑性変形によって製品形状に等方圧が確実
に加えられ、１００％の高密度まで焼結体の内部と外側
において密度差のない均質なものとして作られる。

そして、その後、カプセルを除きセグメント構造の雌型
を除去して仕上げられ、最終の仕上製品に形成される。

なお、雌型セグメント構造物の除去の手段としては、セ
グメント構成材料に対応して適宜機械加工等が適用され
る。

例えばカプセルを除去した後、離型容易なものはそのま
まＨＩＰ製品を得る。

離型困難なセグメントは機械加工で除去する。

ガラス等は加熱除去し、更に酸処理等を行なうことがで
きるが、このような除去作業の方法は特に限定する必要
がない。

なお、このセグメント構造物は成型体に等方圧を加える
ことに主眼があり、塑性変形を起すようにしていている
ので再使用は全く考慮されないものである。

かくして従来のＨＩＰ処理により得られる製品に比較し
、より異型形状の製品を容易に得ることができる。

次に本発明成型法を用いた実施の一例を掲げる。

（実施例） 内径７２ｍｍ、深さ８０ｍｍ、厚み２ｍｍの軟鋼製カプ
セル容器を準備し、その中心に直径２０ｍｍの軟鋼製丸
棒セグメントを、また該容器の円周面６等分点に軟鋼製
セグメント型材を配置し、第１図にその断面形状を示す
ような雌型配置とした。

この時、カプセル容器の内面及び丸棒型材の各セグメン
トにメトロシール（商標）と呼ばれるアルミナ系のスケ
ール防止剤を離型材として塗布した。

次に上記カプセル容器の残りの空間に高速度鋼粉末（鋼
種Ｔ１５）を充填し、その後、容器に蓋を溶接して密封
を行い、第５図に示す条件下で熱間静水圧プレス処理を
施した。

なお、第５図中、点線で囲んだ部分は温度上昇又は降下
に伴なう圧力上昇及び降下を示す。

上記の如くしてＨＩＰ処理を行なった後、試料を焼鈍し
、焼鈍後、厚み約５ｍｍに切断して中心の丸棒並びに型
材を離型材の効果で取り外した。

得られた製品の断面形状を第６図に示す。

かゝる平歯車形状の物品は従来得ることが困難であった
が、容易に得られその品質もＨＩＰ製品独得の均質なも
のであった。

以上のように本発明によれば、単純な型のカプセルを使
用し、ＨＩＰ処理条件下で可塑性を有するセグメントを
製品形状に合せて配置するだけで容易に異型形状物品を
得ることが可能であり、セグメントの配置を任意に選定
すれば従来のＨＩＰ処理で殆んど作成が困難か、極めて
高価であった異型製品を容易、かつ簡単に製造できて、
カプセルコストの軽減と相俟って製品コストを大幅に低
下し得る顕著な効果を有している。

しかも、本発明方法ではカプセル自体は極めて単純で、
セグメントの配置を考慮するだけで種々の製品を豊富に
形成することが容易であると共に、セグメント材料はＨ
ＩＰ処理条件下で塑性変形を起すものであるから、処理
時、自由に変形してカプセル内部に充填された粉末材料
に等方圧を確実に及ぼし、高密度の均質な製品を成型す
ることができ、又、セグメントと粉末成型体との熱膨張
の差によりＨＩＰ処理後における製品の取り出しを極め
て容易にし得る特色があり、ＨＩＰ処理の効率を高め、
その汎用化に寄与するところ頗る犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法におけるカプセルの一例を示す平断
面図、第２図は他の実施例に係るカプセルの側断面図、
第３図は更に他のカプセル構造の変形実施例を示す平断
面図、第４図はセグメントの変形実施例を示す平断面図
、第５図はＨＩＰ処理条件を示す図表、第６図は製品の
一例を示す図である。 １・・・・・・カプセル、２・・・・・・セグメント、
３・・・・・・被処理原料粉末、４・・・・・・離型材
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱間静水圧プレス法により粉末材料から成型品を製
   造する方法において、カプセル１に比較的単純な形状の
   カプセルを用い、その内部に被処理粉末材料と熱膨張率
   を異にし、かつ熱間静水圧プレス処理条件下で可塑性を
   有し、自由に塑性変形する材料からなるセグメント２を
   被成型仕上品の形状に対し雌型に相当する如く配置し、
   次いで残余の空間を被処理原料粉末３で充填した後、熱
   間静水圧処理を行い、しかる後、カプセル１並びにセグ
   メント構造の雌型２を除去することを特徴とする熱間静
   水圧プレスによる異型成型法。 ２ セグメント材料が熱間静水圧プレス条件下で自由に
   塑性変形するガラスである特許請求の範囲第１項記載の
   熱間静水圧プレスによる異型成型法。 ３ カプセル１内面と、その内部に充填された粉末材料
   との接触面にガラス溶着層からなる離型材４が介在して
   いる特許請求の範囲第１項又は第２項記載の熱間静水圧
   プレスによる異型成型法。 ４ 雌型セグメント構造物の配置が一つのカプセル１中
   に仕切板５を介して複数個積層される特許請求の範囲第
   １項乃至第３項の何れか各項記載の熱間静水圧プレスに
   よる異型成型法。 ５ 雌型セグメント構造物の除去が機械加工で行われる
   特許請求の範囲第１項乃至第４項の倒れか各項記載の熱
   間静水圧プレスによる異型成型法。