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JPH0530558B2 - - Google Patents
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JPH0530558B2 - - Google Patents

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JPH0530558B2
JPH0530558B2 JP56017949A JP1794981A JPH0530558B2 JP H0530558 B2 JPH0530558 B2 JP H0530558B2 JP 56017949 A JP56017949 A JP 56017949A JP 1794981 A JP1794981 A JP 1794981A JP H0530558 B2 JPH0530558 B2 JP H0530558B2
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JP
Japan
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metal element
cavity
thermal expansion
compression
mold
Prior art date
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JP56017949A
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Japanese (ja)
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JPS57134298A (en
Inventor
Kumaa Katsupuretsushu
Kei Dasu Deiritsupu
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CHAARUZU SUTAAKU DOREIPAA LAB Inc ZA
Original Assignee
CHAARUZU SUTAAKU DOREIPAA LAB Inc ZA
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粒状物質から圧縮成形品を作る方法、
装置ならびに圧縮成形品に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a method for making compression molded articles from granular materials;
Regarding equipment and compression molded products.

金属粉末もしくはセラミツク粉末または圧縮金
属粉末塊を用いて成形品を作ることは、熱間圧縮
法または熱間等圧圧縮法を包含する焼結法または
圧縮法によつて実施されてきた。この焼結法では
焼結効果を向上させるために高温を必要とする欠
点がある。その結果、得られる製品は、製品に最
大強度が発現するのを抑制するような大きな粒度
構造を示すのが普通である。熱間圧縮法または熱
間等圧圧縮法に代わる方法としては、ある種の限
定製品に対するバツチ方式が提案されているが、
コスト高になる。熱間圧縮法では、それぞれの金
型は個々に真空もしくは不活性ガス雰囲気下で機
械的手段で圧縮することが必要である。その機械
的圧縮法では、機械プレスの方向性によつて一軸
方向の力だけが得られるにすぎない。後者、すな
わち熱間等圧縮法の場合は、若干のコスト節約は
可能である。その理由は大気圧が使用されるから
である。また多軸圧縮法もあるが、この方法は高
温におけるガス圧の蓄積による加圧操作の前に、
ガス抜きした金属缶中に粉末コンパクトを封入す
るための余分な経費を必要とする。また機械的ま
たは酸エツチングという高価で時間のかかる方法
で成形品を取り出さなければならない。
The production of shaped articles using metal or ceramic powders or compacted metal powder lumps has been carried out by sintering or compaction methods, including hot pressing or hot isostatic pressing. This sintering method has the disadvantage of requiring high temperatures to improve the sintering effect. As a result, the resulting product typically exhibits a large grain size structure that inhibits the development of maximum strength in the product. As an alternative to hot compression or hot isostatic compression, the batch method has been proposed for certain limited products.
The cost will be high. The hot compression method requires that each mold be individually compressed by mechanical means under a vacuum or an inert gas atmosphere. The mechanical compression method provides only uniaxial force due to the directionality of the mechanical press. In the latter case, ie, hot isopressing, some cost savings are possible. The reason is that atmospheric pressure is used. There is also a multi-axial compression method, which uses the accumulation of gas pressure at high temperatures before the pressurization operation.
Requires extra expense to encapsulate the powder compact in a degassed metal can. Also, the molded parts must be removed mechanically or by acid etching, which are expensive and time consuming methods.

本発明は、粒状物質から圧縮成形品を作る方
法、装置ならびに成形品自体に関し、金型温度の
変化につれて金型の異なる部分における全体積的
な熱膨張性の差異に起因して金型内に発生する圧
縮力を利用した方法、装置ならびに圧縮成形品に
関する。温度は所望の粉末圧縮品が得られるのに
十分な範囲に亙つて変動できる。
The present invention relates to a method and apparatus for making compression molded articles from granular materials, as well as to the molded articles themselves. This invention relates to a method, device, and compression molded product that utilizes the generated compression force. The temperature can be varied over a range sufficient to obtain the desired powder compact.

高熱膨張性の延性金属材料が粒状物質すなわち
圧縮成形素地(以下、コンパクトと呼称すること
がある)の圧縮に使用される。金型自体がこの延
性金属材料を取り囲んでおり、コンパクトへの圧
縮方向以外の該延性金属材料の体積膨張を拘束す
ることによつて該延性金属材料の体積膨張が3倍
の圧縮力に変換されてコンパクト空間上に対して
加えられるように構成されている。
Ductile metallic materials with high thermal expansion are used to compact particulate materials or compression molded bodies (hereinafter sometimes referred to as compacts). The mold itself surrounds this ductile metal material, and by restraining the volumetric expansion of the ductile metal material in directions other than the direction of compaction, the volumetric expansion of the ductile metal material is converted into a compressive force three times as much. It is configured so that it can be added to a compact space.

この金型は、比較的低熱膨張性の材料から成る
金属物体構造物から成り、この金型にはキヤビテ
イが形成され、該キヤビテイの一部には成形品に
対する雌型部分があり、この部分にコンパクトが
装入される。粉末の少なくとも一側面には延性材
料が配設され、この延性金属材料は金型材料のそ
れよりも著しく大きな熱膨張性を有しており、か
つその体積は、コンパクトの焼結温度以下の温度
において所望の圧縮成形品が作れるような圧縮力
がその体積膨張によつてコンパクト上に加えられ
るのに十分な程度の体積のものである。圧縮の程
度は、延性金属材料とコンパクトの体積比により
調節するが、この比率は極めて大きくとれる。
The mold consists of a metal object structure made of a material with relatively low thermal expansion, in which a cavity is formed, a part of which has a female mold part for the molded part, and in which part of the cavity is formed a cavity. The compact is loaded. A ductile material is disposed on at least one side of the powder, the ductile metal material having a thermal expansion significantly greater than that of the mold material, and having a volume at a temperature below the sintering temperature of the compact. The compact is of sufficient volume so that, by its volumetric expansion, a compression force is applied onto the compact to produce the desired compression molded article. The degree of compression is controlled by the volume ratio of the ductile metal material to the compact, and this ratio can be extremely large.

本発明の方法による、体積膨張効果を利用した
金属粉末の成形法によれば、高密度成形品の製造
が可能であり、例えば100〜200℃以下の低温であ
つて粉末の焼結に要する温度よりも低温で理論値
の100%密度に近い高密度のものの製造ができる
という利点がある。焼結法では粒度成長が促進さ
れるような高温が使用されるのが普通なので、か
かる低温を利用できれば焼結圧縮法による粒度成
長の危険を回避することができる。
According to the method of molding metal powder using the volumetric expansion effect according to the method of the present invention, it is possible to produce a high-density molded product, for example, at a low temperature of 100 to 200°C or less, which is the temperature required for sintering the powder. It has the advantage of being able to produce products with a density close to 100% of the theoretical value at lower temperatures. Since sintering methods typically use high temperatures that promote grain size growth, the availability of such low temperatures avoids the risk of grain size growth caused by sinter compression methods.

さらに、本発明の成形法ではプレスに要する電
気的−機械的外部接点の必要性や、熱間圧縮もし
くは熱間等圧圧縮法において必要とされる環境制
御の必要性が排除できるので作業費が格安にな
る。
Furthermore, the molding method of the present invention eliminates the need for electrical-mechanical external contacts required for pressing and the need for environmental control required in hot compression or hot isostatic compression methods, thereby reducing operating costs. It's going to be cheap.

金型設備は再使用できるので、等圧圧縮法で必
要とする各成形品毎の金型設備への投資を必要と
せずコスト節減になる。
Since the mold equipment can be reused, there is no need to invest in mold equipment for each molded product, which is required in the isobaric compression method, resulting in cost savings.

最後に、熱膨張成形法では、金型あわせを適当
にして、かつ粉末コンパクトを取り巻く高膨張性
金属材料の位置を加減することによつて、加える
圧縮力の軸線に亘る制御が容易にできるという利
点がある。
Finally, in thermal expansion molding, the compressive force applied can be easily controlled along the axis by appropriately aligning the molds and adjusting the position of the high-expandable metal material surrounding the powder compact. There are advantages.

以下、添付図面に従つて本発明の各例を詳細に
述べ、本発明の上記の特徴をさらに明らかにす
る。
Hereinafter, each example of the present invention will be described in detail according to the accompanying drawings to further clarify the above-mentioned features of the present invention.

本発明は異なつた熱膨張性を有する材料間の体
積膨張の差異を利用するものである。これらの材
料は、粉末コンパクトから圧縮成形品を作るため
の金型の一体的構成部分を成している。この体膨
張効果は、線膨張効果の3倍まで圧縮力を増幅す
る。
The present invention takes advantage of differences in volumetric expansion between materials with different thermal expansion properties. These materials form an integral part of a mold for making compression molded articles from powder compacts. This body expansion effect amplifies the compressive force by up to three times the linear expansion effect.

本発明の概要は第1図で説明するが、同図にお
いて金型10は圧縮成形で最終製品が成形される
べき圧縮成形粉末素地(コンパクト)14により
一部分が満たされたキヤビテイ12を包含してい
る。キヤビテイ12の残りの部分には比較的高い
熱膨張性を有する金属材料16が満たされてい
る。次にプラグ17でキヤビテイの反対端がシー
ルされると、キヤビテイ全体がコンパクト14ま
たは熱膨張性金属材料16のいずれかで充満され
る。金型10は高い降伏強さの低熱膨張性材料か
ら作られ、一方熱膨張性金属材料16は高熱膨張
性で比較的低い降伏強さのもの(特に採用される
圧縮温度において)材料から作られる。
An overview of the invention is illustrated in FIG. 1, in which a mold 10 includes a cavity 12 partially filled with a compressed powder compact 14 into which the final product is to be formed by compression molding. There is. The remainder of cavity 12 is filled with a metal material 16 having relatively high thermal expansion. Plug 17 then seals the opposite end of the cavity and the entire cavity is filled with either compact 14 or thermally expandable metal material 16. Mold 10 is made from a low thermal expansion material with high yield strength, while thermally expandable metal material 16 is made from a material with high thermal expansion and relatively low yield strength (particularly at the compression temperatures employed). .

この条件を満足する金属材料の組み合わせとし
ては、金型10がモリブデン、膨張性材料16が
銅の場合である。
A combination of metal materials that satisfies this condition is when the mold 10 is made of molybdenum and the expandable material 16 is made of copper.

第2図の工程流れ図に示したように、金型10
ははじめの装入工程30ではキヤビテイ12内に
1回分の粉末コンパクト14が装入されている。
熱膨張性金属材料16が金型10内に追加装入さ
れ、該金型10は工程32でシールされる。装入
終了後、緊締された金型10は、工程34で高温
加熱等の手段で熱的作用を受ける結果、熱膨張性
金属材料(エレメント16)は金型の他のエレメ
ント類に対して相対的な熱膨張を起こして、その
結果キヤビテイ空間12内において所望の圧縮成
形品を形成するための圧縮力が発生する。この高
温は工程36に示されるように熱サイクルが終了
するまで所定の時間だけ維持され、次いで工程3
8で冷却されて成形品の取り出しが行なわれる。
As shown in the process flow chart of FIG.
In the initial charging step 30, one batch of powder compact 14 is charged into the cavity 12.
A thermally expandable metal material 16 is additionally charged into the mold 10, and the mold 10 is sealed in step 32. After the charging is completed, the tightened mold 10 is subjected to a thermal action such as high-temperature heating in step 34, so that the thermally expandable metal material (element 16) becomes relative to other elements of the mold. As a result, a compressive force is generated within the cavity space 12 to form the desired compression molded article. This high temperature is maintained for a predetermined period of time until the thermal cycle is completed, as shown in step 36, and then step 3
At step 8, the molded product is cooled and taken out.

本発明の方法では、あらゆる方向、すなわち三
直交軸方向へ膨張する熱膨張性金属材料16を用
いることによつて圧縮効果を3倍に高めることが
できる。第1図において、例えば金型10とエレ
メント16間の熱膨張の差を単位長さ当り“a”
とする。この場合、エレメント16はライン18
までalだけ線状に膨張するはずである。第1図で
lは水平距離である。またエレメント16は厚さ
awだけ膨張するはずである。但しwは断面が正
方形であるとしてのエレメント16の厚さであ
る。ここで厚さ方向の膨張は金型の構造により阻
止されるので、エレメント16は1回の厚さの方
向の距離として線20までおよび次回の厚さ方向
の距離として線22まで弾性的におよび/または
塑性的に変形する。
In the method of the present invention, the compression effect can be increased three times by using a thermally expandable metal material 16 that expands in all directions, ie, in three orthogonal axes. In FIG. 1, for example, the difference in thermal expansion between the mold 10 and the element 16 is expressed as "a" per unit length.
shall be. In this case, element 16 is line 18
It should expand linearly by al. In FIG. 1, l is the horizontal distance. Also, the element 16 has a thickness
It should expand by aw. However, w is the thickness of the element 16 assuming that the cross section is square. Expansion in the thickness direction is here prevented by the structure of the mold, so that the element 16 is elastically and /or deform plastically.

この膨張を体積効果の面からみると、l方向の
膨張は末端面積W2のal倍の体積膨張をする結果、
alw2だけ体積が増えることになる。各方向の厚
さが膨張することにより側方面積wlのaw倍に相
当する体積が追加されて、awlwすなわちalw2
け膨張する。したがつて合計膨張体積は3alw2
すなわち線膨張の3倍となり、この膨張量はエレ
メント16の塑性流動によりコンパクト14の圧
縮に全て使用されることになる。
Looking at this expansion from the perspective of volume effect, expansion in the l direction results in a volumetric expansion equal to al times the end area W 2 .
The volume will increase by alw 2 . As the thickness in each direction expands, a volume corresponding to aw times the lateral area wl is added, resulting in expansion by awlw, that is, alw 2 . Therefore, the total expanded volume is 3alw 2 ,
That is, it is three times the linear expansion, and this amount of expansion is entirely used to compress the compact 14 due to the plastic flow of the element 16.

熱膨張性金属材料16は、コンパクト14に対
する相対的体積として、高温でコンパクト14を
所望するように圧縮できるような寸法のものとす
る。したがつて所望の圧縮を達成するためには、
膨張性金属材料16の体積と温度上昇の程度間に
はトレードオフ(妥協)がある。そこで工程34
と36において金属粉末が加熱・維持される実際
の温度は圧縮成形品の有する所望の物性に応じて
ユーザーが決定できる。例えば、希土類金属/遷
移金属の組み合わせに特徴がある有用なコンパク
トの代表であるサマリウム・コバルト粉末を用い
る場合には、成形温度は焼結効果が生起する温度
より遥かに低く維持できる。したがつて粒度が小
さく、かつ最終製品の強度が向上する。セラミツ
クもまたこのような温度制御下で圧縮成形ができ
る。例えば、粒状物質がサマリウム・コバルトで
ある場合には、サマリウム・コバルトの焼結温度
以下の温度である約750〜1050℃の温度範囲から
選ばれる温度が通常用いられる。後に述べる第5
〜8図の場合、実際の加熱温度は約950℃であつ
た。
Thermally expandable metal material 16 is sized relative to compact 14 in volume such that compact 14 can be compressed as desired at elevated temperatures. Therefore, to achieve the desired compression,
There is a trade-off between the volume of expandable metal material 16 and the degree of temperature rise. So step 34
The actual temperature at which the metal powder is heated and maintained in steps 36 and 36 can be determined by the user depending on the desired physical properties of the compression molded article. For example, when using samarium-cobalt powder, which represents a useful compact characterized by rare earth/transition metal combinations, the compacting temperature can be maintained well below the temperature at which sintering effects occur. Therefore, the particle size is small and the strength of the final product is improved. Ceramics can also be compression molded under such temperature control. For example, if the particulate material is samarium-cobalt, a temperature selected from the range of about 750-1050°C, which is below the sintering temperature of samarium-cobalt, is typically used. The fifth part will be discussed later.
In the case of Figures 1 to 8, the actual heating temperature was approximately 950°C.

粒状物質が鉛、プラスチツクなどの低融点物質
の場合はそれらの焼結温度以下の温度で、しかも
約100〜200℃の低温度で行うことができる。
If the particulate material is a low melting point material such as lead or plastic, the sintering can be carried out at a temperature below their sintering temperature, and moreover at a low temperature of about 100 to 200°C.

従つて、加熱温度は粒状物質により異なるが、
粒状物質の焼結温度以下の温度が用いられる。粒
状物質の焼結温度以下の温度を用いて、簡単な装
置で、経済的に高密度圧縮成形品を得ることがで
きる。
Therefore, although the heating temperature varies depending on the particulate material,
A temperature below the sintering temperature of the particulate material is used. By using a temperature below the sintering temperature of the granular material, a high-density compression molded product can be obtained economically with a simple device.

上記の例では金型10をなす低膨張性エレメン
ト類はモリブデンから作られ、高熱膨張性エレメ
ント16は銅から作られる。銅エレメント16の
ような高熱膨張性エレメントは比較的低温で流動
性を示し、一方金型10は相対的熱膨張性が遥か
に低く、かつ成形温度では殆ど流動しないかまた
流動性が遥かに低いものから成るというルールの
範囲内であれば他の多くの材料の使用もまた可能
である。
In the above example, the low expansion elements making up the mold 10 are made from molybdenum and the high expansion elements 16 are made from copper. High thermal expansion elements, such as copper element 16, exhibit fluidity at relatively low temperatures, whereas mold 10 has a much lower relative thermal expansion and little or much less flow at molding temperatures. The use of many other materials is also possible within the scope of the rule.

本発明に従つて粉末成形を行うために設計され
た金型は、一軸または多軸圧縮法に利用できる。
第3〜5図と第8図は一軸の場合、第6図と第7
図は多軸圧縮の場合の金型を説明している。第3
図では金型は低熱膨張性シリンダー50の内側に
配設され、該シリンダーは成形される粉末材料を
保持し、所望の成形品を作るのに適した空間54
を拘束している。頂部板56と低部板58はボル
ト60と62により、板56と58上の突起部6
4と66とが粉末材料空間54に対向する位置で
固定できるようになつている。ボルト60と62
およびシリンダー50は代表的にはモリブデンの
ような低熱膨張性の材料からできており、一方端
プレート56と58、特に突起部64と66は、
銅などの熱膨張性の大きい材料から作られてい
る。シリンダー50と突起部64と66のコンパ
クトに面する部分は、最終成形品に望まれる表面
形状に一致する形状をとることができる。
Molds designed for powder compaction according to the present invention can be utilized for uniaxial or multiaxial compression methods.
Figures 3 to 5 and Figure 8 are for a single axis, Figures 6 and 7.
The figure illustrates a mold for multiaxial compression. Third
The mold is shown disposed inside a low thermal expansion cylinder 50 which holds the powdered material to be molded and has a space 54 suitable for producing the desired molded article.
is restrained. Top plate 56 and bottom plate 58 are secured to projections 6 on plates 56 and 58 by bolts 60 and 62.
4 and 66 can be fixed at positions facing the powder material space 54. bolts 60 and 62
and cylinder 50 is typically made of a low thermal expansion material such as molybdenum, while end plates 56 and 58, particularly projections 64 and 66, are
It is made from a material with high thermal expansion, such as copper. The compact facing portions of cylinder 50 and projections 64 and 66 can be shaped to match the desired surface shape of the final molded article.

この金型や他の金型では、必要に応じて材料間
の化学反応を避けるためにコンパクトと銅間にモ
リブデン箔などを挿入してもよい。圧縮後冷却す
ると金型と成形品は相互に収縮して容易に分離す
ことができる。
In this and other molds, molybdenum foil or the like may be inserted between the compact and the copper to avoid chemical reactions between the materials, if desired. When the mold and molded product are cooled after compression, they mutually contract and can be easily separated.

第4図は金型の変形例を示し、この例ではキヤ
ビテイ72を有する金型ブロツク70を包含し、
キヤビテイ72の低部は最終成形品粉末コンパク
トを収容する空間74と境界をなしている。プラ
ンジヤー78をキヤビテイ72に挿入してねじ込
みキヤツプ76と空間74との間に位置させた
後、頂部でブロツク70はねじ込みキヤツプ76
でシールされる。
FIG. 4 shows a variant of the mold, which includes a mold block 70 having a cavity 72;
The lower portion of the cavity 72 is bounded by a space 74 which contains the final molded powder compact. After inserting the plunger 78 into the cavity 72 and positioning it between the screw cap 76 and the space 74, the block 70 at the top connects the screw cap 76.
It is sealed with.

代表的には金型ブロツク70とねじ込みキヤツ
プ76はいずれもモリブデンのような低熱膨張性
の材料から作られ、一方熱膨張性のプランジヤー
78は熱膨張係数の大きい金属材料から作られ
る。
Typically, mold block 70 and threaded cap 76 are both made from a low thermal expansion material such as molybdenum, while thermally expansive plunger 78 is made from a high coefficient of thermal expansion metallic material.

ブロツク70はプランジヤー78の側面支持体
をなしているので、銅製プランジヤー78の塑性
変形によつて側面への膨張が追加的な線膨張へと
さら変換されて空間74上への一軸力の発生を増
幅する。
Since the block 70 forms a lateral support for the plunger 78, the plastic deformation of the copper plunger 78 further converts the lateral expansion into additional linear expansion, creating a uniaxial force on the space 74. Amplify.

第5図は第4図の変形を示し、この場合金型ブ
ロツク80は伸長キヤビテイ82を包含し、該キ
ヤビテイ内のコンパクト用空間84は、ブロツク
80の側面部および頂部・低部の両スラグ(小型
金属素材の総称)86と88間に構成されてい
る。頂部スラグ86の上には伸長プランジヤー9
0が配置され、該プランジヤーは別のスラグ92
と金型ねじ込みキヤツプ94とによつて垂直に保
持されている。代表的には、金型ブロツク80、
スラグ86,88およびキヤツプ91はモリブデ
ンなどの低熱膨張性材料から作られ、熱膨張性の
プランジヤー90は銅で作られる。ただし、これ
らのスラグは高熱膨張性材料から作られてもよ
い。空間84とプランジヤー90の間をスラグ8
6,88,92で仕切れば、コンパクトと銅プラ
ンジヤー間の化学反応を避けることができる。開
口部94は金型の加熱間、内容物のガス抜きに使
用する。
FIG. 5 shows a modification of FIG. 4, in which the mold block 80 includes an elongated cavity 82, and the compacting space 84 within the cavity is separated by a compacting space 84 on the sides of the block 80 and on both the top and bottom slugs ( It is comprised between 86 and 88 (generic term for small metal materials). Above the top slug 86 is an extension plunger 9.
0 is placed and the plunger has another slug 92
and a mold screw cap 94. Typically, mold block 80,
Slugs 86, 88 and cap 91 are made of a low thermal expansion material such as molybdenum, and thermal expansion plunger 90 is made of copper. However, these slugs may also be made from high thermal expansion materials. The slug 8 is inserted between the space 84 and the plunger 90.
By partitioning with 6, 88, and 92, chemical reaction between the compact and the copper plunger can be avoided. Opening 94 is used to vent the contents during heating of the mold.

第6図と第7図は、体積膨張効果を利用してコ
ンパクト上に多軸圧縮を加えるための本発明の一
例である。第6図のように、金型ブロツク100
はモリブデンのような低熱膨張性で高強度の材料
から作られている。金型低部にはモリブデンのス
ラグ102が設けられて、これにより銅の環状カ
ラー106によつて囲まれたコンパクト104に
対して強度の大きい取り外し可能な低部が形成さ
れる。コンパクト104とカラー106の上に
は、コンパクト104に対する頂部表面の形状を
決めるために、さらにモリブデン製スラグ108
が配設される。スラグ108の上には銅製プラン
ジヤー110が置かれ、該プランジヤーは金型1
00の内部に上記したような適当な手段で取り付
けられている。
FIGS. 6 and 7 are examples of the present invention for applying multiaxial compression on a compact using the volumetric expansion effect. As shown in FIG. 6, the mold block 100
are made from low thermal expansion, high strength materials such as molybdenum. The mold base is provided with a molybdenum slug 102 which provides a strong removable base for the compact 104 surrounded by a copper annular collar 106. A further molybdenum slug 108 is placed over the compact 104 and collar 106 to define the top surface for the compact 104.
will be placed. A copper plunger 110 is placed on top of the slug 108, and the plunger is connected to the mold 1.
00 by suitable means as described above.

圧縮間、金型と内容物が所望温度に加熱される
と、プランジヤー110は3倍の体積効果でコン
パクト104とカラー106の両者を圧縮しなが
ら下方に膨張するばかりでなく、カラー106自
身は三次元的に膨張するがスラグ102,108
および金型100間で拘束されるためにその膨張
が半径方向内部に向かつてコンパクト104を指
向するように強要される。このように、垂直およ
び半径方向の圧縮力がコンパクト104に加えら
れることになる。銅製カラー106の流れ特性
は、プランジヤー110の下向きの圧力を、コン
パクト104に加えられる下向きと半径方向の両
方の圧縮力に変換するため利用される。銅製カラ
ー106により供給される追加的な熱膨張によつ
てコンパクト104上には追加的な圧縮力が加え
られることになる。第7図は第6図の金型の変形
を示し、この例では二つの銅製ブロツク112と
114が金型100のキヤビテイ内に適合するよ
うな形状をなし、さらにコンパクト104を受け
入れるために対向面上に開口部が設けられてい
る。上部の銅製ブロツク114は必要に応じてさ
らにモリブデンその他の材料を用いて金型100
内に垂直に保持される。ブロツク112と114
の熱膨張はこの例でもコンパク104に集中す
る。銅ブロツク112と114およびコンパクト
104の体積比が著しく大きいのでコンパクト1
04上への圧縮力が増幅される。コンパクト10
4上への好ましい/もしくは実現可能な圧縮力を
超えるような圧縮力を銅製ブロツク112と11
4の膨張で発生させてコンパクト104上への圧
縮を行うことも実際上は望ましいことかもしれな
い。この場合には銅製ブロツク112と114の
流れ特性を利用して、金型100中に各エレメン
トを差し入れるための開口部94を通じて銅が流
れるようにすれば圧縮の度合いを調節できる。こ
の自動調節効果はまた、温度および/または圧力
について既知のフローポイントを有する特殊材料
から作られたスラグを用いて、これにより圧縮す
べきコンパクトに対して明確に輪郭の決められた
圧縮限界を生じさせても達成できる。
During compression, when the mold and contents are heated to the desired temperature, plunger 110 not only expands downward compressing both compact 104 and collar 106 with a three-fold volume effect, but also causes collar 106 itself to become tertiary. Although it originally expands, the slag 102, 108
and the constraint between the mold 100 forces its expansion radially inward and toward the compact 104. In this way, vertical and radial compressive forces will be applied to the compact 104. The flow characteristics of the copper collar 106 are utilized to convert the downward pressure of the plunger 110 into both downward and radial compressive forces applied to the compact 104. The additional thermal expansion provided by copper collar 106 will exert additional compressive force on compact 104. FIG. 7 shows a variation of the mold of FIG. 6 in which the two copper blocks 112 and 114 are shaped to fit within the cavity of the mold 100 and have opposing faces for receiving the compact 104. An opening is provided at the top. The upper copper block 114 is further molded with molybdenum or other material as needed.
held vertically within. Blocks 112 and 114
Thermal expansion is concentrated in the compact 104 in this example as well. Since the volume ratio of copper blocks 112 and 114 and compact 104 is extremely large, compact 1
The compressive force on 04 is amplified. compact 10
Copper blocks 112 and 11 exert a compression force that exceeds the desired/or achievable compression force on copper blocks 112 and
It may also be desirable in practice to generate an expansion of 4 and perform compression onto the compact 104. In this case, the degree of compression can be adjusted by utilizing the flow characteristics of the copper blocks 112 and 114 to cause the copper to flow through the openings 94 for inserting each element into the mold 100. This self-regulating effect also uses a slug made from a special material with a known flow point in terms of temperature and/or pressure, thereby creating well-defined compression limits for the compact to be compacted. You can achieve it even if you let it.

第8図は体積膨張による圧縮に本発明を利用す
る場合の別の例を示すものである。この場合金型
120では、そのキヤビテイ内にコンパクト12
2を金型120と同質の低膨張性で高強度の材料
から成るカラー124で囲んで入れてある。コン
パクト122とカラー124の直上には、高熱膨
張性の薄層円盤126が配設され、その上に低膨
張性材料から成る抑制体128が置かれている。
この高膨張性円盤126はかなり薄いものではあ
るが、その全体積は横方向への広がりで増大して
いるので円盤126とコンパクト122間の体積
比は十分に高く維持されている。円盤126は使
用温度、使用圧力において流れ特性を有するの
で、その体積膨張をしてカラー124の中央開口
部以内でコンパクト122に対して下向きに指向
させるようになすことができる。
FIG. 8 shows another example in which the present invention is used for compression by volumetric expansion. In this case, the mold 120 has a compact 12 in its cavity.
2 is surrounded by a collar 124 made of the same low-expansion, high-strength material as the mold 120. Immediately above the compact 122 and the collar 124 is a high thermal expansion laminar disk 126 on which is placed a suppressor 128 of a low expansion material.
Although this high-expansion disk 126 is quite thin, its total volume increases with lateral expansion, so that the volume ratio between the disk 126 and the compact 122 remains sufficiently high. Because the disk 126 has flow characteristics at operating temperatures and operating pressures, its volumetric expansion can cause it to be directed downwardly relative to the compact 122 within the central opening of the collar 124.

上記のように、ある種の箔を用いて金型キヤビ
テイのエレメントを相互に分離してお互いの化学
反応を回避させ、さらに熱圧縮工程終了後に金型
エレメントの分離を容易にする目的で箔を使用す
ることもできる。また高膨張性と低膨張性材料と
して例示したもの以外の違つた金属材料の使用も
できる。この点に関して、例えば十分な厚さを有
し割れたり位置の狂いが無いようなものでありさ
えすれば、低膨張性の材料であつてもある程度ま
では金型材料として使用できる可能性はある。
As mentioned above, some type of foil is used to separate the elements of the mold cavity from each other to avoid chemical reactions with each other, and also to facilitate separation of the mold elements after the hot compression process. You can also use It is also possible to use different metal materials other than those exemplified as high-expansion and low-expansion materials. In this regard, even low-expansion materials may be able to be used as mold materials to some extent, as long as they are sufficiently thick and do not crack or become misaligned. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による装置の概略図、第2図は
本発明による圧縮成形品成形工程の流れ図、第3
〜8図は、本発明による圧縮成形品成形方法に有
効な体積膨張効果を利用するための、各種の代表
的金型の断面図である。 10,100,120……金型、12,72,
82……キヤビテイ、14,54,104,12
2……コンパクト、16……熱膨張性材料、50
……シリンダー、56……頂部プレート、58…
…低部プレート、60,62……ボルト、64,
66……突起部、70,80,100,120…
…金型ブロツク、76,94……ねじ込みキヤツ
プ、78,90,110……プランジヤー、8
6,88、102,108……スラグ、94……
開口部、106……環状カラー、124……カラ
ー、126……円盤、128……抑制体。
FIG. 1 is a schematic diagram of the apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a flowchart of the compression molded product forming process according to the present invention, and FIG.
8 are cross-sectional views of various typical molds for utilizing the effective volumetric expansion effect in the method of forming a compression molded article according to the present invention. 10,100,120...Mold, 12,72,
82... Cavity, 14, 54, 104, 12
2...compact, 16...thermally expandable material, 50
...Cylinder, 56...Top plate, 58...
...lower plate, 60, 62...bolt, 64,
66... Protrusion, 70, 80, 100, 120...
... Mold block, 76, 94 ... Screw-in cap, 78, 90, 110 ... Plunger, 8
6,88,102,108...slag, 94...
Opening, 106... annular collar, 124... collar, 126... disc, 128... suppressor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 或る体積の粒状物質を圧縮成形して高密度圧
縮成形品を成形する方法において、高い熱膨張特
性を有する物質から成る少なくとも1つの熱膨張
性非中空金属エレメントと該粒状物質とを該金属
エレメントより低い熱膨張特性を有する金型キヤ
ビテイ中に封入し、該粒状物質の焼結温度以下の
温度に加熱した時、該金属エレメントの該粒状物
質に向かう以外の熱膨張を拘束して、増幅された
圧縮力が該粒状物質に作用するようにして該粒状
物質を圧縮成形することを特徴とする圧縮成形品
の製造方法。 2 該粒状物質として、希土類金属粉末と遷移金
属粉末との混合物が包含されて成る特許請求の範
囲第1項記載の方法。 3 該粒状物質として、サマリウム粉末およびコ
バルト粉末が包含されて成る特許請求の範囲第2
項記載の方法。 4 該粒状物質に圧縮力を加える工程として、該
金属エレメントおよび該粒状物質を加熱する工程
を包含し、かつ熱膨張係数と延性とが該金型材料
のそれらよりも大きい高熱膨張性固体非中空金属
エレメントを採用する工程を包含する特許請求の
範囲第1項記載の方法。 5 次の工程により粒状物質を圧縮成形して高密
度圧縮成形品を成形する請求項1記載の方法; (イ) 該粒状物質を該金型キヤビイテイ中に封入す
る工程、 (ロ) 該金属エレメントを該金型キヤビイテイ中に
封入する工程、 (ハ) 該粒状物質の焼結温度以下の温度に加熱した
時、該金属エレメントの該粒状物質に向かう以
外の熱膨張を拘束して、増幅された圧縮力が該
粒状物質に作用するようにする工程、 (ニ) 圧縮成形品を製造するために予め設定した時
間にわたり該温度を維持する工程。 6 該粒状物質が金属粉末である特許請求の範囲
第5項記載の方法。 7 該粒状物質がセラミツク粉末である特許請求
の範囲第5項記載の方法。 8 200℃以下の該温度が、該粒状物質の焼結温
度以下である特許請求の範囲第5項記載の方法。 9 該圧縮が一軸圧縮である特許請求の範囲第5
項記載の方法。 10 該キヤビイテイに対して多軸圧縮力を生起
させるような手段として、該キヤビイテイをとり
まく高熱膨張性カラーを該金属エレメントが包含
して成る特許請求の範囲第5項記載の方法。 11 該粒状物質に対する圧縮力を制限するため
の工程であつて、予め設定した圧縮条件下で塑性
流動するような材料を用いて該粒状物質を圧縮す
る工程を包含して成る特許請求の範囲第5項記載
の方法。 12 或る体積の粒状物質を圧縮成形して高密度
圧縮成形品を成形するための装置において、高い
熱膨張特性を有する物質から成る少なくとも1つ
の熱膨張性非中空金属エレメントと該粒状物質と
を封入するためのキヤビイテイを有する該金属エ
レメントより低い熱膨張特性を有する金型、該粒
状物質の焼結温度以下の温度に加熱する手段、該
粒状物質の焼結温度以下の温度に加熱した時、該
金属エレメントの該粒状物質に向かう以外の熱膨
張を拘束して、増幅された圧縮力が該粒状物質に
作用するようにする手段からなることを特徴とす
る圧縮成形品の製造装置。 13 該金属エレメントの延性が該温度において
該金型のそれよりも大きい特許請求の範囲第12
項記載の装置。 14 該金属エレメントとして銅が包含され、該
金型として、該キヤビイテイと該金属エレメント
とをとりまくモリブデン物体が包含されている特
許請求の範囲第12項記載の装置。 15 金型内の該金属エレメントが該キヤビイテ
イ内の他の材料と化学反応を起こす危険性を防止
する手段として、円盤もしくは箔のいずれかが該
エレメントと他の材料間に挿入されて成る特許請
求の範囲第12項記載の装置。 16 該金型がモリブデンから作られ、かつ該金
属エレメントが銅から作られて成る特許請求の範
囲第12項記載の装置。 17 該金属エレメントの該キヤビイテイ内への
塑性流動を生起させ易くして該粒状物質への一軸
圧縮力を発生させるための手段として、該キヤビ
イテイをとりまく低熱膨張性カラーを包含して成
る特許請求の範囲第12項記載の装置。 18 該金属エレメントと該キヤビイテイ間に円
盤または箔をさらに挿入して成る特許請求の範囲
第17項記載の装置。 19 該キヤビイテイに対して多軸圧縮力を生起
させるような手段として、該キヤビイテイをとり
まく高熱膨張性カラーを該金属エレメントが包含
して成る特許請求の範囲第12項記載の装置。
[Claims] 1. A method of compression molding a volume of granular material to form a high-density compression molded article, comprising: at least one thermally expandable non-hollow metal element made of a material having high thermal expansion properties; When a particulate material is enclosed in a mold cavity having a thermal expansion characteristic lower than that of the metal element and heated to a temperature below the sintering temperature of the particulate material, thermal expansion of the metal element other than toward the particulate material occurs. 1. A method for producing a compression-molded article, comprising compressing the granular material by restraining the granular material so that an amplified compressive force acts on the granular material. 2. The method according to claim 1, wherein the granular material includes a mixture of rare earth metal powder and transition metal powder. 3. Claim 2, wherein the granular material includes samarium powder and cobalt powder.
The method described in section. 4. A high thermal expansion solid non-hollow material having a coefficient of thermal expansion and ductility greater than those of the mold material, the step of applying a compressive force to the granular material includes the step of heating the metal element and the granular material; 2. The method of claim 1, including the step of employing a metal element. 5. The method according to claim 1, wherein the granular material is compression-molded to form a high-density compression-molded product by the following steps: (a) encapsulating the granular material in the mold cavity; (b) the metal element. (c) When heated to a temperature below the sintering temperature of the granular material, the thermal expansion of the metal element other than toward the granular material is restrained, so that the amplified (d) maintaining the temperature for a predetermined period of time to produce a compression molded article. 6. The method according to claim 5, wherein the particulate material is a metal powder. 7. The method according to claim 5, wherein the particulate material is ceramic powder. 8. The method according to claim 5, wherein the temperature of 200° C. or less is below the sintering temperature of the particulate material. 9 Claim 5 in which the compression is uniaxial compression
The method described in section. 10. The method of claim 5, wherein the metal element includes a high thermal expansion collar surrounding the cavity as a means for creating a multiaxial compressive force on the cavity. 11 The process for limiting the compressive force on the particulate material includes the step of compressing the particulate material using a material that plastically flows under preset compression conditions. The method described in Section 5. 12. An apparatus for compression molding a volume of particulate material to form a high-density compression molded article, the particulate material being combined with at least one thermally expandable non-hollow metal element made of a material having high thermal expansion properties. a mold having a thermal expansion characteristic lower than that of the metal element having a cavity for enclosing the particulate material; means for heating the particulate material to a temperature below the sintering temperature of the particulate material; An apparatus for producing a compression molded article, comprising means for restricting thermal expansion of the metal element other than toward the granular material so that an amplified compressive force acts on the granular material. 13 The ductility of the metal element is greater than that of the mold at the temperature
Apparatus described in section. 14. The apparatus of claim 12, wherein the metal element includes copper and the mold includes a molybdenum body surrounding the cavity and the metal element. 15 A patent claim in which either a disc or a foil is inserted between the metal element in the mold and other materials in the cavity as a means of preventing the risk of chemical reactions with other materials in the cavity. The device according to item 12. 16. The apparatus of claim 12, wherein the mold is made of molybdenum and the metal element is made of copper. 17. A patent claim comprising a low thermal expansion collar surrounding the cavity as a means for facilitating plastic flow of the metal element into the cavity to generate a uniaxial compressive force on the granular material. The device according to scope item 12. 18. The device according to claim 17, further comprising a disk or foil inserted between the metal element and the cavity. 19. The apparatus of claim 12, wherein said metal element includes a high thermal expansion collar surrounding said cavity as a means for creating a multiaxial compressive force on said cavity.
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