JPH0763878B2 - High temperature triaxial compression method for materials - Google Patents
High temperature triaxial compression method for materialsInfo
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- JPH0763878B2 JPH0763878B2 JP1219887A JP1219887A JPH0763878B2 JP H0763878 B2 JPH0763878 B2 JP H0763878B2 JP 1219887 A JP1219887 A JP 1219887A JP 1219887 A JP1219887 A JP 1219887A JP H0763878 B2 JPH0763878 B2 JP H0763878B2
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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、各種材料
の主として内面の品質を緻密化する方法に関するもので
ある。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for densifying mainly the inner surface quality of various materials by performing high temperature isotropic pressure treatment.
粉末材料を成形し固定物にする方法は数多く知られてい
る。最も普通の方法は冷間でプレスなどにより成形した
後、高温で焼結するものであるが、このような方法で得
られた焼結機械部品などは、通常は密度が100%もしく
はそれに近い値になっていないことが多いという欠点が
ある。There are many known methods for forming a powder material into a fixed product. The most common method is to form the material by cold pressing and then sinter at a high temperature, but the sintered mechanical parts obtained by such a method usually have a density of 100% or a value close to it. The drawback is that it is often not.
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。In order to improve the density to 100% or a value close to 100%, it is necessary to give a high compressibility at high temperature by forging, rolling, extruding, etc., or to apply high isotropic pressure at high temperature by HIP (hot isotropic compression). is necessary. For parts with complicated shapes, HIP using argon or nitrogen gas as a pressure medium is suitable, but it has the disadvantage of high cost due to complicated mechanism, use of expensive gas and long cycle time. However, it is currently applied only to high-grade parts.
サイクルタイムを大巾に少なくできる方法として、圧力
媒体に液体を用いる液圧HIP(特開昭58−22307号)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。Liquid pressure HIP (Japanese Patent Laid-Open No. 58-22307), which uses a liquid as a pressure medium, is known as a method that can greatly reduce the cycle time. There is a problem with the sealing property against the high temperature liquid between the cylinder parts, and it seems that much improvement efforts are required for practical use.
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(The International Jour
nal of Powder Metallurgy and Powder Technology JUL
Y1985に詳しく解説されている)。In order to eliminate these drawbacks of HIP, a series of technologies collectively called pseudo-HIP was developed (The International Jour.
nal of Powder Metallurgy and Powder Technology JUL
It is explained in detail in Y1985).
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。Typical examples thereof include a Ceracon method using ceramic particles as a pressure medium, an ROC method using a pressure medium such as a metal having fluidity at high temperature and ceramic particles.
セラコン法は、所要の温度に加熱されたセラミック粒と
材料とを、プレス用容器に装入しプレスをおこなうもの
であり、操作が簡単でサイクルタイムがHIPに比べて非
常に短いという長所があるが、圧力分布を均一にしてHI
P並みの等方圧を実現するのは困難である。The Ceracon method is one in which ceramic particles and materials heated to a required temperature are charged into a pressing container and then pressed, and has the advantage that the operation is simple and the cycle time is extremely short compared to HIP. However, the pressure distribution is made uniform and HI
It is difficult to achieve an isotropic pressure equivalent to P.
またROC法は材料を圧力媒体と一体のまま冷却するの
で、あとで媒体を取り除く作業が煩雑でありまたコスト
高の要因となる。Further, in the ROC method, the material is cooled as it is together with the pressure medium, so that the work of removing the medium later is complicated and the cost becomes high.
本発明は,サイクルタイムが短く、面倒なシール機構も
不要で、しかも等方圧に極めて近い圧力を、材料に対し
て、およぼすことのできる新しいプロセスの開発を意図
したものである。The present invention is intended to develop a new process that has a short cycle time, does not require a troublesome sealing mechanism, and can exert a pressure extremely close to isotropic pressure on a material.
本発明は、材料に高温等方圧処理を施こす際に、被圧縮
材料を加工温度で固体である粒状物質でおおい、これら
をカプセルに封入した構造体を作製し、前記構造体を所
要の温度に加熱した後、該構造体の周囲から機械的に圧
縮力を加えることにより、該構造体内部の被圧縮材料に
対して等方的圧力をおよぼすことを特徴とする。The present invention, when the material is subjected to high temperature isotropic pressure treatment, the material to be compressed is covered with a granular substance that is solid at the processing temperature, and these are encapsulated to produce a structure, and the structure is formed into a desired structure. After being heated to a temperature, a compressive force is mechanically applied from the periphery of the structure to exert an isotropic pressure on the material to be compressed inside the structure.
複雑な形状をした材料に対して等方圧をおよぼすことの
できる圧力媒体としては、気体、液体および固体があ
る。固体を圧力媒体として用いる方法にはいくつかある
が、最も簡単な方法は、固体粒状物質をプレス用容器中
に収納し、プレスで一軸方向に圧縮するセラコン法であ
ろう。しかし、この方法で等方圧を実現することはかな
り困難である。Pressure media capable of exerting isotropic pressure on a material having a complicated shape include gas, liquid and solid. There are several methods of using a solid as a pressure medium, but the simplest method may be a seracon method in which a solid granular material is placed in a press container and uniaxially compressed by the press. However, it is quite difficult to achieve isotropic pressure by this method.
なぜならば、プレス方向以外の方向の圧縮圧力は、プレ
ス方向圧縮圧力にくらべて小さいからである。このプレ
ス方向圧縮圧力と、これに垂直な方向の圧縮圧力の差を
零にするためには、粒同志の摩擦を減少し液体と同じ流
体挙動をおこなうようにしなければならない。This is because the compression pressure in directions other than the pressing direction is smaller than the compression pressure in the pressing direction. In order to make the difference between the compressive pressure in the pressing direction and the compressive pressure in the direction perpendicular thereto zero, it is necessary to reduce the friction between the particles so that they behave like a liquid.
このために粒状物質にグラファイトや雲母などの耐熱潤
滑性物質を混合することが有効であるが、これにも限度
があり、上記圧縮圧力差を零にするのは相当困難であ
る。For this reason, it is effective to mix a heat-resistant lubricating substance such as graphite or mica with the granular substance, but there is a limit to this as well, and it is quite difficult to reduce the compression pressure difference to zero.
そこで、粒状物質を用いて等方圧を材料におよぼす方法
について種々検討した結果、以下のような結論に達し
た。Therefore, as a result of various studies on a method of exerting isotropic pressure on a material using a granular material, the following conclusion was reached.
まず、高温等方圧処理をされるべき被圧縮材料を、高温
加工温度で固体の粒状物質あるいは同じ粒状物質に固体
潤滑物質を混合したもので、とりかこむようにしてカプ
セルに収納し、このカプセル内を排気するかあるいは排
気することなく、このカプセルを溶接等の手段で密封
し、カプセル構造体を作製する。First, the material to be compressed, which is to be subjected to high temperature isotropic pressure treatment, is a solid granular substance or a mixture of the same granular substance and a solid lubricating substance at a high processing temperature, and it is housed in a capsule so that it can be enclosed. The capsule structure is produced by evacuating or without evacuating and sealing this capsule by means such as welding.
第1図に本発明の基本概念を示す。図の1は、カプセル
構造体を示したものであり、この場合外観は立方体形状
をしている。このカプセル構造体を必要な温度に加熱し
た後、構造体1に対して互いに直交する3方向から、第
1図のようにPx、Py、Pzの圧縮力をおよぼす。このとき
Px=Py=Pzにしておくと、構造体1の内部に、等方圧の
領域ができる。FIG. 1 shows the basic concept of the present invention. FIG. 1 shows a capsule structure, and in this case, the appearance has a cubic shape. After heating the capsule structure to a required temperature, compressive forces of Px, Py, and Pz are applied to the structure 1 from three directions orthogonal to each other as shown in FIG. At this time
When Px = Py = Pz is set, an isotropic pressure region is formed inside the structure 1.
第2図は第1図のZ軸に垂直なXY断面を示したものであ
るが、構造体内部の点線aでかこった部分が等方圧の領
域を示している。FIG. 2 shows an XY cross section perpendicular to the Z axis of FIG. 1, and the portion surrounded by a dotted line a inside the structure shows an isotropic pressure region.
2は被圧縮材料、3は粒状物質、4はカプセル、5はパ
ンチであるが、この断面はカプセル構造体の1つの面よ
りも小さくしてある。Reference numeral 2 is a material to be compressed, 3 is a granular substance, 4 is a capsule, and 5 is a punch, but its cross section is smaller than one surface of the capsule structure.
なぜならば一般にカプセル構造体内の粒状物質間には空
隙部が存在するので、カプセル構造体は圧縮力をおよぼ
されると体積が減少する。そのためにパンチ同志が接触
しないようにしておかねばならないからである。Because there are generally voids between the granular materials within the capsule structure, the volume of the capsule structure decreases when subjected to a compressive force. Therefore, it is necessary to prevent the punches from contacting each other.
このため、圧縮初期には第2図の部分6で示したよう
に、パンチとカプセル構造体表面とが接触しない部分が
存在する。この部分6が小面積であるなどカプセル構造
体内部の点線aで示した等方圧の領域が広くなる。Therefore, at the initial stage of compression, there is a portion where the punch and the surface of the capsule structure do not come into contact with each other, as shown by the portion 6 in FIG. The area of the isotropic pressure shown by the dotted line a inside the capsule structure becomes wide because this portion 6 has a small area.
以上のように、加熱されたカプセル構造体に対して、3
方向から6個のパンチにより同じ大きさの圧縮力をおよ
ぼすことにより、材料の高温等方圧処理が可能になる。As described above, 3 is applied to the heated capsule structure.
By applying the same amount of compressive force with six punches from the direction, high temperature isotropic pressure processing of the material becomes possible.
セラミック金属材料を、以上のような方法で焼結をおこ
ない、密度を100%かあるいは100%に近い値にまで向上
させるためには、通常7700℃〜2500℃程度の温度で、50
0kg/cm2〜1000kg/cm2程度の高等方圧を加えるのが望ま
しいが、本発明の方法によればこれが容易に達成でき
る。In order to improve the density to 100% or a value close to 100% by sintering the ceramic metal material by the above-mentioned method, it is usually performed at a temperature of about 7700 ° C to 2500 ° C.
0kg / cm 2 ~1000kg / cm 2 about to add a higher Ho圧desirable, this can be easily accomplished according to the method of the present invention.
即ちプレス圧に関しては通常の高圧技術の範囲内であ
り、温度に関しては、カプセル構造体内の粒状物質の量
を十分多くしておけば、通常高温ではないパンチ面から
の抜熱が、カプセル構造体内部の材料にまで及ぶ前に、
高温高圧処理が終了する。That is, the press pressure is within the range of ordinary high-pressure technology, and the temperature is such that if the amount of the particulate matter in the capsule structure is sufficiently large, heat removal from the punch surface, which is not normally high, will occur. Before it even reaches the materials inside
The high temperature and high pressure processing is completed.
なお、温度と圧力の値を十分大きくとれば、上記高温等
方圧処理は分オーダーで終了する。It should be noted that if the values of temperature and pressure are set sufficiently large, the above-mentioned high temperature isotropic pressure treatment is completed on the order of minutes.
圧力媒体としてはAl2O3やBNなどのセラミックス粒、高
融点金属粒、Ni3AlやAlTiなどの金属間化合物などを使
用すればよい。As the pressure medium, ceramic particles such as Al 2 O 3 and BN, refractory metal particles, and intermetallic compounds such as Ni 3 Al and AlTi may be used.
なお、カプセル材としては普通は鉄系材料の薄板を加工
して用いるが、他のAl、Cu、超合金などの金属でもよ
い。As the encapsulation material, a thin plate of an iron-based material is usually processed and used, but other metals such as Al, Cu, and superalloys may be used.
本発明の基本概念は以上のとうりであるが、6個のパン
チを用いるプレス機械は不経済であるので、このパンチ
の数を減らす工夫について以下の説明する。Although the basic concept of the present invention is as described above, since a press machine using six punches is uneconomical, a method for reducing the number of punches will be described below.
第3図はカプセル構造体1の3つの面をブロック構造物
7の3つの面に密着させ、密着していない3つの面に対
して、パンチで圧縮力Px、Py、Pzをカプセル構造体1に
対しておよぼす方式を示している。この方式では、パン
チを3個に減らすことができる。FIG. 3 shows that the three faces of the capsule structure 1 are brought into close contact with the three faces of the block structure 7, and the compression forces Px, Py, and Pz are applied to the three faces that are not in close contact with each other by a punch. It shows the method to reach. With this method, the number of punches can be reduced to three.
第4図は圧縮工具を工夫することにより、1方向に動く
1つのパンチのみで、カプセル構造体に三軸圧宿応力を
生じさせることができるプレス装置の1例である。FIG. 4 shows an example of a press device that can generate a triaxial indentation stress in the capsule structure with only one punch that moves in one direction by devising a compression tool.
すなわち、上パンチ8を下降させると、パンチヘッドの
中央部分8−1はUyの変位を生じるものとする。このパ
ンチヘッドには角度θの斜面をもった4個のパンチヘッ
ド部分8−2が部分8−1をとりまくようにとりつけら
れている。That is, when the upper punch 8 is lowered, the central portion 8-1 of the punch head is displaced by Uy. Four punch head portions 8-2 having an inclined surface with an angle θ are attached to the punch head so as to surround the portion 8-1.
このパンチヘッド8−2部分は、プレス機底板部11に形
成されている切り溝13の部分を、摺動するように置かれ
た斜面10−2を設けた4個のブロック10に、斜面の1部
がブロック斜面と摺動するように接触している。This punch head 8-2 portion is provided with four blocks 10 provided with slant surfaces 10-2 which are placed so as to slide on the portion of the kerf 13 formed on the press machine bottom plate portion 11, One part is in sliding contact with the slope of the block.
この斜面の角度を第4図に示したようにφとする。図中
切り溝部にも斜面があるが、この斜面はカプセル構造体
1とブロック10の相対変位を零にするための調整斜面で
ある。The angle of this slope is φ as shown in FIG. Although there is a slope in the kerf in the figure, this slope is an adjustment slope for making the relative displacement between the capsule structure 1 and the block 10 zero.
すなわち、上パンチ8がUyだけ下方に変位すると下パン
チ9は、底板部11に固定されているので、カプセル構造
体の中心は1/2Uyだけ下がる。したがってブロック10も1
/2Uyだけ下方に剛性変位することが必要である。That is, when the upper punch 8 is displaced downward by Uy, the lower punch 9 is fixed to the bottom plate portion 11, so that the center of the capsule structure is lowered by 1/2 Uy. So block 10 is also 1
It is necessary to make a rigid displacement downwards by / 2Uy.
ブロック10のX方向変位をUx、Y方向変位をUy′とする
と、以下のような関係式が導かれる。When the displacement of the block 10 in the X direction is Ux and the displacement in the Y direction is Uy ', the following relational expression is derived.
Ux/(Ux−Uy′)=tanθ ……(1) Uy′/Ux=tanφ ……(2) カプセル構造体1の三軸方向の圧力を等しくするために
は、三軸方向のひずみを等しくしなければならない。そ
のためには、下パンチ9の変位が零であるから Ux/Uy=1/2 ……(3) でなければならない。。Ux / (Ux−Uy ′) = tanθ …… (1) Uy ′ / Ux = tanφ …… (2) In order to equalize the triaxial pressure of the capsule structure 1, the triaxial strains should be equal. Must. To do so, the displacement of the lower punch 9 is zero, so Ux / Uy = 1/2 (3). .
また、上記したように、構造体1とブロック10の間に剛
性的変位差がないという条件から Uy′/Uy=1/2 ……(4) したがって(1)〜(4)式から tanθ=1.0 tanφ=1.0 すなわちθ=45゜ φ=45゜ となる。Further, as described above, Uy ′ / Uy = 1/2 (4) from the condition that there is no difference in rigidity displacement between the structure 1 and the block 10, and therefore tan θ = from equations (1) to (4). 1.0 tan φ = 1.0, that is, θ = 45 ° φ = 45 °.
以上のような幾何学的条件を満たせば、等方的圧力とカ
プセル構造体におよぼすことができる一軸プレス機械が
製作できる。If the above geometrical conditions are satisfied, a uniaxial press machine capable of exerting isotropic pressure and the capsule structure can be manufactured.
この場合にも第4図のA−A断面図である第5図に示し
た部分14のような、圧縮力のおよばないカプセル構造体
の部分が存在する。Also in this case, there is a portion of the capsule structure to which the compressive force is not exerted, such as the portion 14 shown in FIG. 5 which is a sectional view taken along the line AA of FIG.
この部分を少くするためには、カプセル構造体の粒状物
質部の空隙部をなくし、カプセル構造体の体積圧縮量が
なくなるようにしておくことが望ましい。In order to reduce this portion, it is desirable to eliminate voids in the granular material portion of the capsule structure so that the volume compression amount of the capsule structure is eliminated.
なお、上記説明では、上パンチ8を下降させたが、上パ
ンチ8とシリンダー部12とを固定し、静止させておき、
下パンチ9、底板部11およびブロック10を一体的に上昇
させても同じ効果が得られる。ただし、この場合にはブ
ロック10と底板部11の切り溝摺動部の相対変位は許され
るものとする。Although the upper punch 8 is lowered in the above description, the upper punch 8 and the cylinder portion 12 are fixed and left stationary,
The same effect can be obtained by raising the lower punch 9, the bottom plate portion 11 and the block 10 integrally. However, in this case, relative displacement of the kerf sliding portion of the block 10 and the bottom plate portion 11 is allowed.
また、パンチによる圧縮力を軽減するために、第5図の
となりあう2つのブロック10を、底板11に固定すること
も可能である。この場合はこの固定された2つのブロッ
クに接触する2つの上パンチヘッド部分8−2は不要と
なる。Further, in order to reduce the compressive force of the punch, it is possible to fix the two adjacent blocks 10 of FIG. 5 to the bottom plate 11. In this case, the two upper punch head portions 8-2 contacting the two fixed blocks are unnecessary.
この場合には(1)〜(4)のうち(3)が変わり Ux/Uy=1 ……(3)′ となる。In this case, (3) of (1) to (4) changes and Ux / Uy = 1 (3) '.
したがって(1)、(2)、(3)′、(4)から tanθ=2 tanφ=0.5 すなわちθ=63.4゜ φ=26.6゜ となる。Therefore, from (1), (2), (3) ', and (4), tan θ = 2 tan φ = 0.5, that is, θ = 63.4 ° φ = 26.6 °.
ただしこの場合にはパンチヘッド8−1と、カプセル構
造体1の間のXおよびZ方向の剛体的変位差を完全に零
にすることはできないが、等方的圧力に近い状況で圧縮
することは可能である。However, in this case, the rigid displacement difference in the X and Z directions between the punch head 8-1 and the capsule structure 1 cannot be completely reduced to zero, but the compression is performed under a condition close to isotropic pressure. Is possible.
第2図の部分6や第5図の部分14のように、カプセル構
造体の表面上で圧縮工具面に接触しない面があると、カ
プセルのこの部分が破壊して、粒状物質が噴出すること
がある。If there is a surface on the surface of the capsule structure that does not come into contact with the compression tool surface, such as the portion 6 in Fig. 2 or the portion 14 in Fig. 5, this portion of the capsule will be broken and the particulate matter will be ejected. There is.
しかし、多少粒状物質が噴出しても、やがて圧縮が進行
すると、第2図の部分6や第5図の部分14は小さくな
り、粒状物質は噴出しなくなる。However, even if some particulate matter is jetted out, if compression progresses soon, the portion 6 in FIG. 2 and the portion 14 in FIG. 5 become smaller, and the particulate matter will not jet out.
すなわち圧縮後期の最も圧力が高くなるともに、丁度こ
れらの部分が零になるように工具を設計しておけばよ
い。また、カプセル構造体のこれらの部分に相当する角
部に丸みをもたせておき、カプセル構造体の圧縮後期に
予想される体積を、圧縮後期の圧縮工具面で密閉された
立方体空間部体積と等しくしておく方法も有効である。That is, the tool should be designed so that the pressure becomes highest in the latter half of the compression and that these portions become exactly zero. Also, by rounding the corners corresponding to these parts of the capsule structure, the volume expected in the latter stage of compression of the capsule structure is made equal to the cubic space volume enclosed by the compression tool surface in the latter stage of compression. The method of keeping is also effective.
高温等方圧処理されるべき被圧縮材料が、軸対称形状を
した成形部品である場合には、カプセルを円筒状とし、
第4図、第5図のブロック10をパンチによる押し軸のま
わりに多数配置し、また、パンチの部分8−2の数をブ
ロック10と同じ数にする方法により、圧縮成形をおこな
ってもよい。この場合、成型部品の対称軸はパンチによ
る押し軸に一致するようにする。When the material to be compressed to be subjected to high-temperature isotropic pressure treatment is a molded part having an axisymmetric shape, the capsule has a cylindrical shape,
Compression molding may be carried out by arranging a large number of blocks 10 shown in FIGS. 4 and 5 around the pressing shaft of the punch and by making the number of punch portions 8-2 the same as that of the block 10. . In this case, the axis of symmetry of the molded part is made to coincide with the axis of pushing by the punch.
つぎに密閉された空間の容積を、密閉された状態のまま
圧縮することにより、カプセル構造体を圧縮する方法に
ついて説明する。Next, a method of compressing the capsule structure by compressing the volume of the sealed space in the sealed state will be described.
第6図にその一例を示す。FIG. 6 shows an example thereof.
これは粉末材料などの三軸圧縮試験法として知られてい
るものであり、互いに摺動するブロックを多数配置し、
密閉空間の容積を減少するよう工夫された装置である。
(例えば「塑性と加工」1986−10、vol27、No.309、P11
26など)。This is known as a triaxial compression test method for powder materials, etc.
This device is designed to reduce the volume of the enclosed space.
(For example, "Plasticity and processing" 1986-10, vol27, No.309, P11
26 etc.).
第7図は第6図中に示したA−A断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along the line AA shown in FIG.
この試験機で粉末の試験をする場合には勿論カプセルは
使用されていない。No capsules are of course used when testing powders with this tester.
以下、この装置を用いてカプセル構造体1を三軸圧縮す
る方法について説明する。Hereinafter, a method of triaxially compressing the capsule structure 1 using this device will be described.
図中の数字はブロックを示している。数字と共に示され
ている矢印は、その数字に対応するブロックが動く方向
である。矢印のない数字に対応するブロックは動かな
い。The numbers in the figure indicate blocks. The arrow shown with a number is the direction in which the block corresponding to that number moves. The blocks corresponding to the numbers without arrows do not move.
カプセル構造体1は、図中の6個のブロック15、15′、
16、16′、17、17′で囲まれている。図示されていない
パンチによりブロック15を下降させるが、このときブロ
ック15はカプセル構造体1およびブロック16、17を押し
下げる。The capsule structure 1 includes six blocks 15, 15 ',
It is surrounded by 16, 16 ', 17, 17'. The block 15 is lowered by a punch (not shown), but at this time, the block 15 pushes down the capsule structure 1 and the blocks 16 and 17.
ブロック16、17は背面が斜面になっており、それぞれ同
角度の斜面を持つブロック18、19の斜面上をすべること
により、カプセル構造体1をそれぞれX方向およびY方
向に圧縮する。The back surfaces of the blocks 16 and 17 are inclined, and the capsule structure 1 is compressed in the X direction and the Y direction by sliding on the inclined surfaces of the blocks 18 and 19 having inclined surfaces of the same angle.
このときブロック16は、ブロック17に押され、Y方向に
も移動する。ブロック17′はブロック16に押されX方向
に移動する。またブロック15′はブロック16および17に
押されXおよびY方向に移動する。At this time, the block 16 is pushed by the block 17 and moves also in the Y direction. The block 17 'is pushed by the block 16 and moves in the X direction. The block 15 'is pushed by the blocks 16 and 17 and moves in the X and Y directions.
ここでφ=45゜にしておけば、カプセル構造体1は三軸
方向に同量だけ圧縮されるので、所期の目的が達成され
る。If φ = 45 ° here, the capsule structure 1 is compressed by the same amount in the three axial directions, so that the intended purpose is achieved.
ただしこのときカプセル構造体の表面積が減少するの
で、カプセル表面にはしわができる。しかし、カプセル
構造体内の固体粒状物質の量を充分多くしておけば、こ
の表面の不均一変形の影響が、内部の被処理材料にまで
およぶのを防ぐことが可能になる。However, at this time, since the surface area of the capsule structure is reduced, wrinkles are formed on the surface of the capsule. However, if the amount of the solid particulate matter in the capsule structure is sufficiently large, it becomes possible to prevent the influence of the uneven deformation of the surface from reaching the material to be treated inside.
またこの場合にもカプセル構造体1の辺を含む角部に丸
みをもたせておくことにより、圧縮初期のカプセル構造
体1の体積圧縮率が、大きいときのカプセル表面減少に
伴うしわの発生量を、小さくおさえることができる。Also in this case, by rounding the corners including the sides of the capsule structure 1, the amount of wrinkles generated due to the decrease of the capsule surface when the volume compression rate of the capsule structure 1 at the initial stage of compression is large. , Can be kept small.
なお、ブロックがカプセル構造体に接触する部分や、ブ
ロック同志が摺動する部分には、液体または固体の潤滑
剤を塗布しておくことが望ましい。In addition, it is desirable to apply a liquid or solid lubricant to the part where the block contacts the capsule structure and the part where the blocks slide.
しかし、この方式では多数のブロックが互いに相対運動
をおこなうので、潤滑剤切れなどにより、パンチからの
圧縮力が全ブロックに十分伝達しにくくなる場合があ
り、圧縮のめの余分のエネルギーを費す必要が生じる。However, in this method, a large number of blocks move relative to each other, so it may be difficult for the compressive force from the punch to be sufficiently transmitted to all blocks due to running out of lubricant, etc., and extra energy for compression is consumed. The need arises.
これを防止するために、ブロックの移動をスムーズにす
るための補助シリンダーを設け、第6図、第7図中に示
した点線の矢印の向きに15′、17′などのブロックを移
動させることも好ましい方法である。In order to prevent this, an auxiliary cylinder for smoothing the movement of the blocks is provided, and the blocks such as 15 ′ and 17 ′ are moved in the directions of the dotted arrows shown in FIGS. 6 and 7. Is also a preferred method.
また、ブロック同志の相対運動を相互に助け合うよう
に、互いに関連をもつブロックの間に、スプリング等を
配置する方法も有効である。Further, a method of arranging a spring or the like between the blocks which are related to each other so as to mutually assist the relative motions of the blocks is also effective.
たとえば第7図に点線の同心円bで示したスプリング
は、ブロック16の下降運動がブロック15′の横方向移動
を助けている。For example, in the spring shown by the dotted concentric circles b in FIG. 7, the downward movement of the block 16 assists the lateral movement of the block 15 '.
粒径−100メッシュのSUS304ステンレス鋼粉を、冷間プ
レスで密度90%に圧縮した。この圧縮成形品の寸法は10
mmφ×10mm高さである。SUS304 stainless steel powder with a particle size of -100 mesh was compressed to a density of 90% with a cold press. The size of this compression molded product is 10
It is mmφ x 10 mm high.
これを肉厚1mmの軟鋼板で製作した、1辺40mmの立方体
形状カプセルの中に、平均粒径100Mアルミナ粉に、容積
%で2%の平均粒径10Mの雲母粉を混合したものととも
に封入した。This is made of mild steel plate with a wall thickness of 1 mm, and enclosed in a cubic capsule of 40 mm on a side with a mixture of alumina powder with an average particle size of 100M and mica powder with an average particle size of 10% at 2% by volume. did.
これを1100℃の加熱炉中で10分間均熱したあと、第6図
で示したものと同型の圧縮機によりプレスした。This was soaked in a heating furnace at 1100 ° C. for 10 minutes and then pressed by a compressor of the same type as that shown in FIG.
ブロック15を下降させる圧力は100ton、保定時間5分と
した。得られたステンレス円柱ブロックの密度はほぼ10
0%になっていた。これは通常HIPで数時間かけて処理し
たものと同等品質である。The pressure for lowering the block 15 was 100 tons, and the holding time was 5 minutes. The density of the obtained stainless steel cylindrical block is about 10
It was 0%. This is usually of the same quality as HIP processed for several hours.
以上のように、従来のHIP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分オーダーで得られること
が実証された。As described above, it was proved that a molded product having the same quality as that obtained by the conventional HIP can be obtained on the order of 10 minutes per cycle.
本発明の方法により粉末材料等を用いた高密度の成形品
を容易に製造することができる。By the method of the present invention, a high-density molded product using a powder material or the like can be easily manufactured.
第1図は、本発明の基本概念の説明図、第2図は第1図
のZ軸に垂直なXY断面図、第3図は3つのパンチを用い
てカプセル構造体を圧縮する方法説明図、第4図は1つ
のパンチで3方向圧縮を可能にする装置の説明図、第5
図は第4図のA−A断面図、第6図は、密閉した立方体
空間部によりカプセル構造体を圧縮する方法の説明図、
第7図は第6図のA−A断面図である。 1:構造体、2:被圧縮材料 3:粒状物質、4:カプセル 5:パンチFIG. 1 is an explanatory view of the basic concept of the present invention, FIG. 2 is an XY sectional view perpendicular to the Z axis of FIG. 1, and FIG. 3 is an explanatory view of a method of compressing a capsule structure using three punches. , FIG. 4 is an explanatory view of an apparatus that enables three-direction compression with one punch, and FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 4, and FIG. 6 is an explanatory view of a method of compressing a capsule structure with a closed cubic space.
FIG. 7 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1: Structure, 2: Compressed material 3: Granular substance, 4: Capsule 5: Punch
Claims (1)
縮材料を加工温度で固体である粒状物質でおおい、カプ
セルに封入した構造体を作製し、前記構造体を所要の温
度に加熱した後、該構造体の周囲から機械的に圧縮力を
加えることにより、構造体内部の被圧縮材料に対して等
方的圧力をおよぼすことを特徴とする材料の高温三軸圧
縮法。1. When a material is subjected to a high temperature isotropic pressure treatment, a material to be compressed is covered with a granular substance which is a solid at a processing temperature and encapsulated to prepare a structure, and the structure is heated to a desired temperature. A high-temperature triaxial compression method for a material, characterized in that an isotropic pressure is exerted on the material to be compressed inside the structure by mechanically applying a compressive force from the periphery of the structure after being heated to the inside.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1219887A JPH0763878B2 (en) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | High temperature triaxial compression method for materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1219887A JPH0763878B2 (en) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | High temperature triaxial compression method for materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63180399A JPS63180399A (en) | 1988-07-25 |
| JPH0763878B2 true JPH0763878B2 (en) | 1995-07-12 |
Family
ID=11798709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1219887A Expired - Lifetime JPH0763878B2 (en) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | High temperature triaxial compression method for materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0763878B2 (en) |
-
1987
- 1987-01-23 JP JP1219887A patent/JPH0763878B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63180399A (en) | 1988-07-25 |
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