JP2008095196A - 通電焼結装置 - Google Patents
通電焼結装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008095196A JP2008095196A JP2007263785A JP2007263785A JP2008095196A JP 2008095196 A JP2008095196 A JP 2008095196A JP 2007263785 A JP2007263785 A JP 2007263785A JP 2007263785 A JP2007263785 A JP 2007263785A JP 2008095196 A JP2008095196 A JP 2008095196A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- sintering
- pair
- lower punches
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Thermal Insulation (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
【課題】 通電焼結装置として、上下一対のパンチの冷却に伴う抜熱を抑制することによって粉体材料の加熱のためのエネルギーロスを減少せしめ、ひいては、焼結プロセスにおけるサイクルタイムを短縮させることにある。
【解決手段】 通電焼結装置において、中空部分を備えたモールドと、該モールドの中空部分に挿入離脱自在に取り付けられた上下一対のパンチとからなり、前記モールドの中空部分において、該モールドと上下一対のパンチによって焼結室が形成された通電加圧焼結装置であって、前記パンチに熱の貫流を阻止する断熱体を介挿した点に存するものであり、また、通電焼結装置に用いられる断熱体に関し、箱型に形成された収納容器にセラミックスの粉体、粒状あるいはこれらの混合物を圧密状態に充填し、蓋体を摺動自在に嵌着したものである。
【選択図】図1
【解決手段】 通電焼結装置において、中空部分を備えたモールドと、該モールドの中空部分に挿入離脱自在に取り付けられた上下一対のパンチとからなり、前記モールドの中空部分において、該モールドと上下一対のパンチによって焼結室が形成された通電加圧焼結装置であって、前記パンチに熱の貫流を阻止する断熱体を介挿した点に存するものであり、また、通電焼結装置に用いられる断熱体に関し、箱型に形成された収納容器にセラミックスの粉体、粒状あるいはこれらの混合物を圧密状態に充填し、蓋体を摺動自在に嵌着したものである。
【選択図】図1
Description
本発明は通電焼結装置に関し、詳しくは、粉体材料に対する加圧パンチにおける断熱構造に関するものである。
従来から通電焼結装置・方法が種々提案されているところである。この通電焼結装置は、金型内に所定の成分に調整された粉体材料を充填し、金型の軸方向から粉体材料を加圧するパンチを介して通電し、金型あるいは粉体材料に通電を行うことによってジュール熱によって粉末を高温に加熱し、前記粉末を高温状態に保持すると同時に、金型の軸方向から前述のパンチによって加圧することによって粉体材料を圧密成型するものである。(特許文献3参照)
前述する焼結装置においては、粉体材料の加熱に際してはパンチを経由して電流を供給する関係上、パンチを導体としなければならないことから、粉体材料に対する加圧力を充分に高めることができず、粉体材料に対する加圧力が高められない分だけ、焼結温度が高められることとなっている。
このような焼結装置による焼結処理は、高温下におけるパンチ、型等の酸化消耗抑制の観点から、真空装置内で行われるが、完全な真空状態が得られないことから、上記焼結温度がパンチ、型等の酸化消耗に大きな影響を受けることとなる。
加えて、上記装置において、焼結後、直ちに真空装置を開放すれば、残存熱量により型等の酸化消耗が著しく促進されることになることから、焼結後、酸化消耗速度が問題にならない程度まで型等を冷却した後、真空装置を開放して、製品、型等を取り出さなければならず、このために必然的に焼結処理サイクルタイムは長くなる。
これに対して出願人はパンチ、型等における酸化消耗を抑制し、さらには焼結のサイクルタイムを短縮する目的として、特許文献1、2に示すように新たな通電焼結方法を提案したところである。即ち、粉体材料を加圧する上下パンチを高強度材料のセラミックス製として上下方向から大きな加圧力を加えることができるようにし、粉体材料に熱を供給する電流の供給を型の側面からパンチを介さずに行なわせしめることによって、型等における酸化消耗を抑えると共に焼結処理サイクルタイムを短縮する焼結方法を提案したところである。
ところで、前記の焼結方法を実施する装置において、粉体材料を加圧する上下パンチ、成形型は真空容器内に配設されて、上下パンチならびに成形型に対する給電関係の機器は前記真空装置を貫通した状態で作動するシリンダー装置に設置されている。そして、これらの作動機器は高温状態にさらされることから、機器の保護を図るために冷却を循環せしめて冷却することが行われる。
前述する粉体材料を加圧する上下パンチは、初期の加圧力を付与するために高強度のセラミックス製のものを使用するが、パンチを装着するシリンダが冷却されていることから、パンチが冷却された状態で粉体材料と接することとなり、粉体材料は加熱を受けつつ、一方では冷却されることとなる。特に、製品形状がパンチあるいは型と類似形状を有し、かつ、平板形状のような場合において、粉体材料を焼結すべき熱がパンチを貫流して抜熱される結果、粉体材料が焼結温度まで昇温することができずに焼結が行えないのみならず、このために、過剰な消費電力を要し、はなはだしい場合においては機器の損傷を招くこととなる。
こととなる。
特開平09−53103号公報 特開平10−259405号公報 特開2004−323920号公報
こととなる。
本発明は前述の諸点に鑑みなされたもので、通電焼結装置として、上下一対のパンチの冷却に伴う抜熱を抑制することによって粉体材料の加熱のためのエネルギーロスを減少せしめ、ひいては、焼結プロセスにおけるサイクルタイムを短縮させることにある。
前述の課題を解決するための本発明にかかる通電焼結装置の構成は、中空部分を備えたモールドと、該モールドの中空部分に挿入離脱自在に取り付けられた上下一対のパンチとからなり、前記モールドの中空部分において、該モールドと上下一対のパンチによって焼結室が形成された通電加圧焼結装置であって、前記パンチに熱の貫流を阻止する断熱体を介挿した点に存する。
また、本発明にかかる通電焼結装置の構成は、断熱体をセラミックスの粉体、粒状あるいはこれらの混合物で構成した点に存する。
さらに、本発明にかかる断熱体の構成は、箱型に形成された収納容器にセラミックスの粉体、粒状あるいはこれらの混合物を圧密状態に充填し、蓋体を摺動自在に嵌着した点に存するものである。
加えて、本発明にかかる断熱体の構成は、収納容器をセラミックスで構成した点に存するものである。
本発明によれば、モールド内の粉体材料を加圧する上下一対のパンチのそれぞれに断熱体を介挿することによって、パンチ内における熱の貫流を抑制し、過度に焼結温度を上昇させることによるエネルギーロスを回避することを可能とし、言い換えれば、焼結温度を低下させることを可能とし、型等における酸化消耗を抑制し、さらには焼結のサイクルタイムを短縮する所期の目的を達成可能とする。
以下、図示の実施例に基づいて本発明を詳述する。
粉体材料を収容するモールド1は、本実施例においては、その外周部が黒鉛により形成される黒鉛層部2と、その内周部がセラミックスにより形成されるセラミックス部3との2重構造が採用されていて、モールド1は、その図示を省略したが、真空ポンプにより排気されて真空状態とされているチャンバ内に、モールド1の軸心が上下方向を向くように設置される。
粉体材料を収容するモールド1は、本実施例においては、その外周部が黒鉛により形成される黒鉛層部2と、その内周部がセラミックスにより形成されるセラミックス部3との2重構造が採用されていて、モールド1は、その図示を省略したが、真空ポンプにより排気されて真空状態とされているチャンバ内に、モールド1の軸心が上下方向を向くように設置される。
前記モールド1に対し、チャンバを貫通して進退するシリンダ5のロッド6に固定され、かつ、直流電源に接続された電極4がモールド1を中心にして対向するよう配設され、前記電極4の先端部がモールド1に接触して、電流が供給されたときには、該電流は、黒鉛層部3を通って、一方の電極4aから他方の電極4bに流れることになっており、ジュール熱によってセラミックス部3、ひいては、粉体材料を加熱することとなっている。
また、チャンバの下部からチャンバを貫通して進退するシリンダ7のロッド8に固定されたリフト棒9が昇降可能に挿入されており、リフト棒9に断熱体20を介して下パンチ10が固着されている。加えて、チャンバの上部からチャンバを貫通して進退するシリンダ12のロッド13に固定された加圧棒14が昇降可能に挿入されており、加圧棒14に断熱体20を介して上パンチ15が固着されている。この上下一対のパンチ10,15はモールド1に形成された口腔に軸心方向から進入し、モールド1の口腔内に充填された粉体材料を上下方向から加圧する作用をなす。
前記上下パンチ10,15はセラミックスにより形成されている。このセラミックスとしては、主成分がそれぞれアルミナ(Al2O3)、ジルコニア(ZrO)、窒化珪素(Si3N4)、炭化珪素(SiC)等であるものが用いられ、耐熱衝撃性の観点から、窒化珪素を主成分としたものが好ましい。
本発明において使用される断熱体20は、図2に示されるように、箱状に成形された収納容器21に、セラミックスの粉体、粒状あるいはこれらの混合物22を充填したもので、容器21に充填するに際しては容器に振動を付与するなどしてセラミックスの粉体、粒状あるいはこれらの混合物22(以下、単にセラミックス粉という。)が圧密状態となるように充填するのが望ましい。充填されたセラミックス粉22の間に介在する微小な空隙が断熱作用に寄与することとなる。
このセラミックス粉22としては、上下のパンチ10,15と同様に、主成分がそれぞれアルミナ(Al2O3)、ジルコニア(ZrO)、窒化珪素(Si3N4)、炭化珪素(SiC)等のように種々のセラミックス粉を用いることができるが、断熱性、経済性の観点からすれば、アルミナ(Al2O3)で充分なものである。
セラミックス粉22を充填した後、容器21に蓋体23を嵌着する。蓋体23と容器21とは、嵌合寸法誤差を±0として、内容物であるセラミックス粉22が噴出することがないように、かつ、焼結プロセスとして必要な粉体材料の加圧時において、加圧力によって蓋体23が箱体21の内周面をガイドとして移動を許容し、断熱体20の破損を回避するようにしている。これからも理解されるように、上下パンチ10,15の断熱体20、詳しくは、蓋体23の関係は、平面形状を同一の寸法、あるいは、パンチ10,15の寸法を蓋体23よりも若干小さくすることが必要である。
加えて、本発明にかかる断熱体20を構成する収納容器21お呼び蓋対23についてもセラミックスで構成するのが望ましい。この箱体21、あるいは、蓋体23は、粉体材料の加圧時における圧力を支持する特性、即ち、高温雰囲気下での圧縮強度、曲げ強度を具備する必要がある。したがって、パンチの材質としては、耐熱衝撃性の観点からも窒化珪素を主成分としたものが好ましい。
以上の構成を有する本発明にかかる通電焼結装置において、シリンダ7,12を作動させ、リフト棒9を上昇させてモールド1の口腔内にパンチ10を挿入させ、モールド1の底部を閉塞する。しかる後、モールド1に粉体材料を充填し、シリンダ12を作動させて加圧棒14を下降させ、パンチ15をモールド1の上方から口腔内に挿入させ、モールド1内の粉体材料を押圧する。続いて、シリンダ5を作動させて、電極4をモールド1の外側の黒鉛層部2に押し当てる。
次いで、チャンバ内を排気して所定の減圧状態とした後、電極4に電流を通電する。電流は一方の電極4aから他方の電極4bに流れる過程において、黒鉛層部2に抵抗に基づいて発熱し、モールド1に対してジュール熱が付与され、その熱が加圧状態の粉体材料に供給されることになり、モールド1の温度、即ち、粉体材料温度が上昇し焼結温度にまで至ると、その所定温度が一定時間保持されて、焼結体を得ることになる。
前述する焼結プロセスにおいて、パンチ10,15を支持するリフト棒9あるいは加圧棒14は過酷な高温下に曝されることから、水冷構造が採用されている。この冷却が焼結作用に影響を与える。即ち、モールド1を加熱するジュール熱はパンチ10,15を貫流してリフト棒9あるいは加圧棒14に達し、さらに、シリンダ7,12のそれぞれのピストンロッド8,13へ到達するが、この高熱による機器の保護のためにシリンダに付設されている冷却手段(図示を省略している。)によって冷却され、換言すれば、モールド1は冷却手段によって抜熱されて冷却されることとなる。この結果、モールド1を焼結温度に昇温するためには大電力を投入し、焼結温度を維持するか、粉体材料を締め固める加圧力を大きくする必要がある。
本発明の通電焼結装置にあっては、上下一対のパンチ10,15のそれぞれを、断熱体20を介してリフト棒9あるいは加圧棒14に支持されていることから、断熱体20において熱の貫流を抑制することとなり、パンチ10,15の過度の冷却を防止することができる。断熱体20は、図2に示されるように、収納容器21にセラミックス粉22を圧密状態となるように充填されているが、充填されたセラミックス粉22の間に介在する微小な空隙が断熱作用に寄与することとなる。
加えて、断熱体20とパンチ10,15との接触は、蓋体23での接触となり、前述のセラミックス粉22の微小空隙による断熱作用を享受することとなり、当該箇所において貫流が遮断されることとなる。勿論、当該断熱体20によって熱の貫流が100%遮断されるわけではないが、温度低下は1/3程度に減少していることが確認された。
これによって、過度に電流を供給することによって焼結温度を上昇させる必要が無く、また、焼結温度を適切にすることから、焼結後における冷却サイクルも短時間となり、全体としての焼結サイクルタイムを短縮することが可能となり、生産性を向上させることができる。
これによって、過度に電流を供給することによって焼結温度を上昇させる必要が無く、また、焼結温度を適切にすることから、焼結後における冷却サイクルも短時間となり、全体としての焼結サイクルタイムを短縮することが可能となり、生産性を向上させることができる。
1: モールド
2: 黒鉛層部
3: セラミックス層部
5、7: シリンダ
10,15 パンチ
20: 断熱体
2: 黒鉛層部
3: セラミックス層部
5、7: シリンダ
10,15 パンチ
20: 断熱体
Claims (4)
- 中空部分を備えたモールドと、該モールドの中空部分に挿入離脱自在に取り付けられた上下一対のパンチとからなり、前記モールドの中空部分において、該モールドと上下一対のパンチによって焼結室が形成された通電加圧焼結装置であって、前記パンチに熱の貫流を阻止する断熱体を介挿したことを特徴とする通電焼結装置。
- 請求項1記載の通電焼結装置において、断熱体がセラミックスの粉体、粒状あるいはこれらの混合物であることを特徴とする通電焼結装置。
- 箱型に形成された収納容器にセラミックスの粉体、粒状あるいはこれらの混合物を圧密状態に充填し、蓋体を摺動自在に嵌着したことを特徴とする断熱体。
- 請求項3記載の断熱体において、収納容器をセラミックスで構成したことを特徴とする断熱体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007263785A JP2008095196A (ja) | 2006-09-08 | 2007-09-07 | 通電焼結装置 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006275774 | 2006-09-08 | ||
JP2007263785A JP2008095196A (ja) | 2006-09-08 | 2007-09-07 | 通電焼結装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008095196A true JP2008095196A (ja) | 2008-04-24 |
Family
ID=39378346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007263785A Pending JP2008095196A (ja) | 2006-09-08 | 2007-09-07 | 通電焼結装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008095196A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101231353B1 (ko) * | 2011-01-31 | 2013-02-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 열간 가압 소결 장치 및 이에 사용되는 가압 부재 |
JP2015527484A (ja) * | 2012-06-20 | 2015-09-17 | エレメント シックス アブレイシヴズ ソシエテ アノニム | 切削インサート及びその製造方法 |
US9283693B2 (en) | 2010-07-30 | 2016-03-15 | Lg Innotek Co., Ltd. | Hot press sintering apparatus and press element |
CN106513678A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-03-22 | 河南科技大学 | 粉末烧结成型方法及成型模具 |
JP2017155072A (ja) * | 2016-02-29 | 2017-09-07 | 株式会社アカネ | 多軸通電焼結装置におけるカーボンシートの接着方法 |
JP2017155252A (ja) * | 2016-02-29 | 2017-09-07 | 株式会社アカネ | 多軸通電焼結装置 |
JP2020093965A (ja) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | 昭和電工株式会社 | SiC単結晶の製造装置及びSiC単結晶製造用の構造体 |
CN113118442A (zh) * | 2013-06-12 | 2021-07-16 | Eta瑞士钟表制造股份有限公司 | 通过烧结粉状金属材料制造机械部件的方法和装置 |
-
2007
- 2007-09-07 JP JP2007263785A patent/JP2008095196A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9283693B2 (en) | 2010-07-30 | 2016-03-15 | Lg Innotek Co., Ltd. | Hot press sintering apparatus and press element |
KR101231353B1 (ko) * | 2011-01-31 | 2013-02-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 열간 가압 소결 장치 및 이에 사용되는 가압 부재 |
JP2015527484A (ja) * | 2012-06-20 | 2015-09-17 | エレメント シックス アブレイシヴズ ソシエテ アノニム | 切削インサート及びその製造方法 |
CN113118442A (zh) * | 2013-06-12 | 2021-07-16 | Eta瑞士钟表制造股份有限公司 | 通过烧结粉状金属材料制造机械部件的方法和装置 |
JP2017155072A (ja) * | 2016-02-29 | 2017-09-07 | 株式会社アカネ | 多軸通電焼結装置におけるカーボンシートの接着方法 |
JP2017155252A (ja) * | 2016-02-29 | 2017-09-07 | 株式会社アカネ | 多軸通電焼結装置 |
CN106513678A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-03-22 | 河南科技大学 | 粉末烧结成型方法及成型模具 |
JP2020093965A (ja) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | 昭和電工株式会社 | SiC単結晶の製造装置及びSiC単結晶製造用の構造体 |
JP7217627B2 (ja) | 2018-12-14 | 2023-02-03 | 昭和電工株式会社 | SiC単結晶の製造装置及びSiC単結晶製造用の構造体 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008095196A (ja) | 通電焼結装置 | |
US6371746B1 (en) | Method of electronic sintering method and mold for use in the method | |
JP4204253B2 (ja) | 熱間等方加圧装置 | |
KR20160038004A (ko) | 금속 부품의 성형 방법 및 장치 | |
CN108748620A (zh) | 一种通电烧结模具 | |
JP6403421B2 (ja) | 焼結装置および焼結方法 | |
CN101296786B (zh) | 利用单轴冲压和加热装置制备陶瓷材料的方法 | |
JP4449847B2 (ja) | 放電表面処理用電極の製造方法およびその製造装置 | |
GB2165862A (en) | Press sintering compact in melt | |
CN104690389A (zh) | 一种活性钎焊装置及使用该装置制备金刚石-铜复合材料的钎焊方法 | |
JP2023080196A (ja) | チャンバー | |
CN216881682U (zh) | 一种铝碳化硅差压电磁铸造设备 | |
JP6820185B2 (ja) | 金属材料の溶解供給装置およびそれを用いた減圧鋳造装置 | |
JP2006281243A (ja) | 高融点金属の高圧鋳造方法およびダイカスト装置 | |
JP5059629B2 (ja) | ダイカスト鋳造方法 | |
JP2011011927A (ja) | 炭化ハフニウム焼結体の製造方法 | |
WO2022134250A1 (zh) | 一种3d打印粉床的快速超高温加热装置 | |
JP2007100131A (ja) | 通電加熱焼結方法及び通電加熱焼結装置 | |
CN114523093A (zh) | 一种铝碳化硅差压电磁铸造设备 | |
KR101556980B1 (ko) | 고압주조 및 단조부재의 제조방법 | |
JP4475615B2 (ja) | 放電プラズマ焼結方法および装置 | |
JP2006249462A (ja) | 電極の製造方法、及び電極 | |
JP2022038259A (ja) | 酸化物焼結体の製造方法 | |
JP3681993B2 (ja) | 通電加圧焼結装置の焼結型 | |
KR101003559B1 (ko) | 하이브리드 핫 프레스 장치 |