JP2754193B2 - 積層接合成形法 - Google Patents
積層接合成形法Info
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- JP2754193B2 JP2754193B2 JP8058471A JP5847196A JP2754193B2 JP 2754193 B2 JP2754193 B2 JP 2754193B2 JP 8058471 A JP8058471 A JP 8058471A JP 5847196 A JP5847196 A JP 5847196A JP 2754193 B2 JP2754193 B2 JP 2754193B2
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複雑形状体の成形
法に係り、特に、塑性加工や切削加工が困難な、セラミ
ックスや金属間化合物等の難加工性材料、若しくは、長
繊維強化複合材料や積層成形された複合材料のように、
薄板等の単純形状体は比較的容易に成形し得るが塊状の
複雑形状体の成形が非常に困難な材料からなる複雑形状
体の成形法に関するものである。
法に係り、特に、塑性加工や切削加工が困難な、セラミ
ックスや金属間化合物等の難加工性材料、若しくは、長
繊維強化複合材料や積層成形された複合材料のように、
薄板等の単純形状体は比較的容易に成形し得るが塊状の
複雑形状体の成形が非常に困難な材料からなる複雑形状
体の成形法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、セラミックス、金属間化合
物、炭素繊維等の長繊維で強化したセラミックスや金属
等の長繊維強化複合材料、及び炭素繊維等の長繊維から
なる織物で強化した金属の如き積層成形された複合材料
は、耐熱性や高強度等の優れた特性を有しているところ
から、工業製品等への広範な利用が、広く期待されてい
る。
物、炭素繊維等の長繊維で強化したセラミックスや金属
等の長繊維強化複合材料、及び炭素繊維等の長繊維から
なる織物で強化した金属の如き積層成形された複合材料
は、耐熱性や高強度等の優れた特性を有しているところ
から、工業製品等への広範な利用が、広く期待されてい
る。
【0003】そして、例えば上記の材料を、その特性を
生かして、各種の装置や施設の構造部材として使用する
場合等においては、それら材料から複雑な形状を呈する
部材を成形する必要が生じるが、そのような材料からな
る複雑形状体の成形方法は、それぞれ、問題点を有して
いるのである。
生かして、各種の装置や施設の構造部材として使用する
場合等においては、それら材料から複雑な形状を呈する
部材を成形する必要が生じるが、そのような材料からな
る複雑形状体の成形方法は、それぞれ、問題点を有して
いるのである。
【0004】すなわち、セラミックスや金属間化合物
は、通常、塑性加工や切削加工が困難な難加工性材料で
あるところから、それらの材料からなる複雑形状体は、
主に、それら材料の単純形状体からダイヤモンド工具等
による研削加工によって成形されているのであるが、こ
のような加工法にあっては、研削加工によって細かい凹
凸のある複雑な形状を成形するために、成形すベき形状
に対応した特殊形状の工具を必要とすると共に、長い加
工時間を要することとなって、その結果、成形の加工コ
ストが高くなるのである。また、そのような難加工性材
料に対しては、粉末の状態で成形し、次いで焼結させ
て、目的とする成形品を成形する手法も、しばしば採用
されているが、このような手法にあっては、粉末成形に
用いる射出成形用型が必要となり、また、長い加工時間
が必要となって、高い加工コストがかかることとなるの
である。
は、通常、塑性加工や切削加工が困難な難加工性材料で
あるところから、それらの材料からなる複雑形状体は、
主に、それら材料の単純形状体からダイヤモンド工具等
による研削加工によって成形されているのであるが、こ
のような加工法にあっては、研削加工によって細かい凹
凸のある複雑な形状を成形するために、成形すベき形状
に対応した特殊形状の工具を必要とすると共に、長い加
工時間を要することとなって、その結果、成形の加工コ
ストが高くなるのである。また、そのような難加工性材
料に対しては、粉末の状態で成形し、次いで焼結させ
て、目的とする成形品を成形する手法も、しばしば採用
されているが、このような手法にあっては、粉末成形に
用いる射出成形用型が必要となり、また、長い加工時間
が必要となって、高い加工コストがかかることとなるの
である。
【0005】一方、長繊維強化複合材料や積層成形され
た複合材料にあっては、薄板等の単純形状体の成形は比
較的容易に行なうことが出来るが、複雑形状体の成形は
困難なことから、そのような材料からなる複雑形状体の
成形は、一般に、先ず円柱や直方体等の単純形状のブロ
ックを成形せしめ、次いで成形したブロックから目的と
する複雑形状体を研削加工等で削り出すことによって、
行なわれている。また、そのような複合材料からなる複
雑形状体の他の成形法として、それら複合材料の長繊維
や、長繊維からなる織物等の構成要素を成形体の形状に
成形した後、焼結等の工程を行ない、殆ど除去加工を行
なうことなく、複雑形状体を得る方法も実施されてい
る。しかし、これら何れの方法においても、研削加工用
の工具や成形用型等が必要となると共に、研削加工等に
長い加工時間がかかり、加工コストが高くなる問題点を
内在しているのである。
た複合材料にあっては、薄板等の単純形状体の成形は比
較的容易に行なうことが出来るが、複雑形状体の成形は
困難なことから、そのような材料からなる複雑形状体の
成形は、一般に、先ず円柱や直方体等の単純形状のブロ
ックを成形せしめ、次いで成形したブロックから目的と
する複雑形状体を研削加工等で削り出すことによって、
行なわれている。また、そのような複合材料からなる複
雑形状体の他の成形法として、それら複合材料の長繊維
や、長繊維からなる織物等の構成要素を成形体の形状に
成形した後、焼結等の工程を行ない、殆ど除去加工を行
なうことなく、複雑形状体を得る方法も実施されてい
る。しかし、これら何れの方法においても、研削加工用
の工具や成形用型等が必要となると共に、研削加工等に
長い加工時間がかかり、加工コストが高くなる問題点を
内在しているのである。
【0006】ところで、金属等の材料からなる薄板材
を、レーザービーム等によって、目的とする成形体を与
える複数の切片にそれぞれ対応する形状を有する薄板成
形材に加工した後、得られた薄板成形材を所定の順序に
従って積層し、隣接する薄板成形材相互を接合すること
によって、複雑な三次元形状を呈する部材を成形する手
法、即ち、積層接合成形法が、開発され、試験的に試み
られている。このような積層接合成形法にあっては、上
記の如き、塑性加工や切削加工が困難な難加工性材料
や、薄板等の単純形状体は比較的容易に成形し得るが塊
状の複雑形状体の成形が困難な材料等からなる複雑形状
体を、低加工コストで、迅速に成形、製造することが出
来る可能性を有している。
を、レーザービーム等によって、目的とする成形体を与
える複数の切片にそれぞれ対応する形状を有する薄板成
形材に加工した後、得られた薄板成形材を所定の順序に
従って積層し、隣接する薄板成形材相互を接合すること
によって、複雑な三次元形状を呈する部材を成形する手
法、即ち、積層接合成形法が、開発され、試験的に試み
られている。このような積層接合成形法にあっては、上
記の如き、塑性加工や切削加工が困難な難加工性材料
や、薄板等の単純形状体は比較的容易に成形し得るが塊
状の複雑形状体の成形が困難な材料等からなる複雑形状
体を、低加工コストで、迅速に成形、製造することが出
来る可能性を有している。
【0007】しかし、その一方で、このような積層接合
成形法は、薄板成形材の積層時において、薄板成形材相
互の正確な位置決めが困難であるため、それら薄板成形
材相互の位置決めに多大な時間がかかる上に、積層され
た薄板成形材の間に相対的な位置のずれが発生しやす
く、正確な所定の形状を有する成形体を得ることが、困
難であるという問題点を内在している。それに加えて、
このような積層接合成形法は、隣接する薄板成形材相互
の強固な接合が困難であるため、充分な強度等の特性を
有する成形体の成形が困難であるという問題点をも有し
ているのである。即ち、積層接合成形法にあっては、通
常、薄板間の接合に用いられる、溶接、ろう付、接着
や、螺着等の接合方法を、薄板成形材相互間の接合に使
用する場合、これらの接合方法においては、薄板成形材
とは異なる材質の接合材を用いたり、隣接する薄板成形
材相互の積層面の全面にわたる接合が困難であるため、
上記の如き、塊状素材から削り出す成形方法や、粉末材
料の成形及びその後の焼結による成形方法によって、得
られた成形体に比べて、充分な強度等の特性が得られな
い。
成形法は、薄板成形材の積層時において、薄板成形材相
互の正確な位置決めが困難であるため、それら薄板成形
材相互の位置決めに多大な時間がかかる上に、積層され
た薄板成形材の間に相対的な位置のずれが発生しやす
く、正確な所定の形状を有する成形体を得ることが、困
難であるという問題点を内在している。それに加えて、
このような積層接合成形法は、隣接する薄板成形材相互
の強固な接合が困難であるため、充分な強度等の特性を
有する成形体の成形が困難であるという問題点をも有し
ているのである。即ち、積層接合成形法にあっては、通
常、薄板間の接合に用いられる、溶接、ろう付、接着
や、螺着等の接合方法を、薄板成形材相互間の接合に使
用する場合、これらの接合方法においては、薄板成形材
とは異なる材質の接合材を用いたり、隣接する薄板成形
材相互の積層面の全面にわたる接合が困難であるため、
上記の如き、塊状素材から削り出す成形方法や、粉末材
料の成形及びその後の焼結による成形方法によって、得
られた成形体に比べて、充分な強度等の特性が得られな
い。
【0008】そこで、そのような積層接合成形法におけ
る隣接する薄板成形材相互の接合の問題点を解決するた
めに、接合する部材相互を高温下で加圧して、その材料
を拡散によってクリープ変形せしめて接合面近傍で拡散
による物質移動を起こさせることによって、それら部材
を接合する方法、即ち拡散接合法によって、隣接する薄
板成形材相互を接合する試みもなされている。
る隣接する薄板成形材相互の接合の問題点を解決するた
めに、接合する部材相互を高温下で加圧して、その材料
を拡散によってクリープ変形せしめて接合面近傍で拡散
による物質移動を起こさせることによって、それら部材
を接合する方法、即ち拡散接合法によって、隣接する薄
板成形材相互を接合する試みもなされている。
【0009】しかし、このような拡散接合を用いた積層
接合成形法にあっても、目的とする成形体の断面積が大
きく変化している場合等においては、加圧力によって、
断面積が小さな部分を形成する薄板成形材に過大な応力
が発生して、得られた成形体が局所的に大きな変形を有
し得るために、充分な加圧力を薄板成形材にかけること
が出来ないという問題点を有している。
接合成形法にあっても、目的とする成形体の断面積が大
きく変化している場合等においては、加圧力によって、
断面積が小さな部分を形成する薄板成形材に過大な応力
が発生して、得られた成形体が局所的に大きな変形を有
し得るために、充分な加圧力を薄板成形材にかけること
が出来ないという問題点を有している。
【0010】このように、塑性加工や切削加工が困難な
セラミックスや金属間化合物を含む難加工性材料及び、
長繊維強化複合材料や積層成形された複合材料のように
薄板等の単純形状体は比較的容易に成形し得るが塊状の
複雑形状体の成形が非常に困難な材料からなる、充分な
強度等の特性を有した均質な複雑形状体の成形を低コス
トで迅速に行なう手法は、その必要性が高いにも拘わら
ず現状では確立されておらず、新しい複雑形状体の成形
手法の開発が望まれているのである。
セラミックスや金属間化合物を含む難加工性材料及び、
長繊維強化複合材料や積層成形された複合材料のように
薄板等の単純形状体は比較的容易に成形し得るが塊状の
複雑形状体の成形が非常に困難な材料からなる、充分な
強度等の特性を有した均質な複雑形状体の成形を低コス
トで迅速に行なう手法は、その必要性が高いにも拘わら
ず現状では確立されておらず、新しい複雑形状体の成形
手法の開発が望まれているのである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ここにおいて、本発明
は、かかる事情を背景にして為されたものであって、そ
の解決課題とするところは、塑性加工や切削加工が困難
なセラミックスや金属間化合物等の難加工性材料や、長
繊維強化複合材料や積層成形された複合材料のように薄
板等の単純形状体は比較的容易に成形し得るが、塊状の
複雑形状体の成形が非常に困難な材料からなる均質な任
意の複雑形状体を、正確な所定の形状を有し且つ充分な
強度等の特性を有しつつ、低い加工コストで迅速に成形
し得る積層接合成形法を提供することにある。
は、かかる事情を背景にして為されたものであって、そ
の解決課題とするところは、塑性加工や切削加工が困難
なセラミックスや金属間化合物等の難加工性材料や、長
繊維強化複合材料や積層成形された複合材料のように薄
板等の単純形状体は比較的容易に成形し得るが、塊状の
複雑形状体の成形が非常に困難な材料からなる均質な任
意の複雑形状体を、正確な所定の形状を有し且つ充分な
強度等の特性を有しつつ、低い加工コストで迅速に成形
し得る積層接合成形法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】そして、かかる課題を解
決するために、本発明は、目的とする成形体を与える複
数の切片にそれぞれ対応する形状の成形孔を有する薄板
型材の複数を準備する一方、複数の薄板型材の成形孔の
それぞれに対応する形状を有する複数の薄板成形材を準
備し、次いで、薄板型材とその成形孔に対応する薄板成
形材とを組み合わせて、成形孔内に薄板成形材を嵌め込
んだ状態下において、それら複数の薄板型材と複数の薄
板成形材とを順次積み重ねた後、それらの積層方向に一
軸加圧せしめることにより、重ね合わせた複数の薄板成
形材を相互に一体的に拡散接合せしめ、そして得られた
接合体の周りから複数の薄板型材を取り除いて、目的と
する成形体を得ることを特徴とする積層接合成形法を、
その要旨とするものである。
決するために、本発明は、目的とする成形体を与える複
数の切片にそれぞれ対応する形状の成形孔を有する薄板
型材の複数を準備する一方、複数の薄板型材の成形孔の
それぞれに対応する形状を有する複数の薄板成形材を準
備し、次いで、薄板型材とその成形孔に対応する薄板成
形材とを組み合わせて、成形孔内に薄板成形材を嵌め込
んだ状態下において、それら複数の薄板型材と複数の薄
板成形材とを順次積み重ねた後、それらの積層方向に一
軸加圧せしめることにより、重ね合わせた複数の薄板成
形材を相互に一体的に拡散接合せしめ、そして得られた
接合体の周りから複数の薄板型材を取り除いて、目的と
する成形体を得ることを特徴とする積層接合成形法を、
その要旨とするものである。
【0013】本発明に従う積層接合成形法によれば、目
的とする成形体を与える複数の切片にそれぞれ対応する
形状の成形孔を有する薄板型材に、複数の薄板型材の成
形孔のそれぞれに対応する形状を有する複数の薄板成形
材を嵌め込んだ状態下において、それら複数の薄板型材
と複数の薄板成形材とが順次積層されるところから、薄
板成形材相互の位置決めが、薄板型材の成形孔によって
容易且つ正確になされ得る。
的とする成形体を与える複数の切片にそれぞれ対応する
形状の成形孔を有する薄板型材に、複数の薄板型材の成
形孔のそれぞれに対応する形状を有する複数の薄板成形
材を嵌め込んだ状態下において、それら複数の薄板型材
と複数の薄板成形材とが順次積層されるところから、薄
板成形材相互の位置決めが、薄板型材の成形孔によって
容易且つ正確になされ得る。
【0014】また、このような本発明方法に従えば、薄
板型材とその成形孔に対応する薄板成形材とを組み合わ
せて、成形孔内に薄板成形材を嵌め込んだ状態下におい
て、それら複数の薄板型材と複数の薄板成形材とを順次
積み重ねた形状を、目的とする成形体に比べて、断面積
変化の小さな単純形状と成し得るところから、一軸加圧
手段からの加圧力によって、薄板型材及び薄板成形材か
らなる各断面に及ぼされる面圧が、略等しくなる結果、
隣接する薄板成形材相互間の接合面圧が積層方向にわた
って略均一となり、大きな変形が、積層面の面積の小さ
な薄板成形材に発生することが防止される。それと共
に、薄板成形材が、それが嵌め込まれた薄板型材、及
び、場合によっては、その上下の薄板型材によって確実
に支持されることから、重ね合わされた複数の薄板成形
材の積層形状、ひいては目的とする成形体の形状が、い
かなる形状である場合においても、一軸加圧手段からの
加圧力によって、曲げモーメントや捩じりモーメントが
重ね合わされた複数の薄板成形材に発生することが、効
果的に抑制され、それによって、一軸加圧手段の加圧力
が大きい場合においても、重ね合わされた複数の薄板成
形材、ひいては成形体が、座屈等によって局所的に大き
く変形することが防止される。そして、それらの結果、
重ね合わされた複数の薄板成形材を大きく変形させるこ
となく、より高い接合面圧を重ね合わされた複数の薄板
成形材にかけることが可能となり、成形体の強度等の特
性を向上させることが出来る。
板型材とその成形孔に対応する薄板成形材とを組み合わ
せて、成形孔内に薄板成形材を嵌め込んだ状態下におい
て、それら複数の薄板型材と複数の薄板成形材とを順次
積み重ねた形状を、目的とする成形体に比べて、断面積
変化の小さな単純形状と成し得るところから、一軸加圧
手段からの加圧力によって、薄板型材及び薄板成形材か
らなる各断面に及ぼされる面圧が、略等しくなる結果、
隣接する薄板成形材相互間の接合面圧が積層方向にわた
って略均一となり、大きな変形が、積層面の面積の小さ
な薄板成形材に発生することが防止される。それと共
に、薄板成形材が、それが嵌め込まれた薄板型材、及
び、場合によっては、その上下の薄板型材によって確実
に支持されることから、重ね合わされた複数の薄板成形
材の積層形状、ひいては目的とする成形体の形状が、い
かなる形状である場合においても、一軸加圧手段からの
加圧力によって、曲げモーメントや捩じりモーメントが
重ね合わされた複数の薄板成形材に発生することが、効
果的に抑制され、それによって、一軸加圧手段の加圧力
が大きい場合においても、重ね合わされた複数の薄板成
形材、ひいては成形体が、座屈等によって局所的に大き
く変形することが防止される。そして、それらの結果、
重ね合わされた複数の薄板成形材を大きく変形させるこ
となく、より高い接合面圧を重ね合わされた複数の薄板
成形材にかけることが可能となり、成形体の強度等の特
性を向上させることが出来る。
【0015】さらに、このような本発明方法にあって
は、成形体は、隣接する薄板成形材相互の拡散接合によ
って接合されて成形されることから、ろう付や接着や螺
着等の接合法による成形と異なり、得られた成形体は、
均質であると共に、その接合面においても、その材料の
有する強度等の特性を有し得るのである。
は、成形体は、隣接する薄板成形材相互の拡散接合によ
って接合されて成形されることから、ろう付や接着や螺
着等の接合法による成形と異なり、得られた成形体は、
均質であると共に、その接合面においても、その材料の
有する強度等の特性を有し得るのである。
【0016】更にまた、このような本発明方法にあって
は、加圧方法として一軸加圧を採用しているところか
ら、薄板型材の成形孔の内面と薄板成形材の外周面との
接触面圧が低く押さえられて、成形体の成形後におけ
る、成形体の周りからの薄板型材の除去が容易となり、
加工時間が短縮される。
は、加圧方法として一軸加圧を採用しているところか
ら、薄板型材の成形孔の内面と薄板成形材の外周面との
接触面圧が低く押さえられて、成形体の成形後におけ
る、成形体の周りからの薄板型材の除去が容易となり、
加工時間が短縮される。
【0017】従って、このような本発明方法に従えば、
セラミックス、金属間化合物、長繊維強化複合材料、積
層成形された複合材料等の優れた特性があるにも拘わら
ず、複雑な形状を有する部材の成形が困難なため、利用
が妨げられてきた材料からなる、均質な任意の複雑形状
体を、正確な所定の形状を有し且つ充分な強度等の特性
を有しつつ、低い加工コストで迅速に成形し得るのであ
る。
セラミックス、金属間化合物、長繊維強化複合材料、積
層成形された複合材料等の優れた特性があるにも拘わら
ず、複雑な形状を有する部材の成形が困難なため、利用
が妨げられてきた材料からなる、均質な任意の複雑形状
体を、正確な所定の形状を有し且つ充分な強度等の特性
を有しつつ、低い加工コストで迅速に成形し得るのであ
る。
【0018】また、本発明に従う積層接合成形法におい
て、有利には、複数の薄板型材の少なくとも積層面に対
して、薄板型材の相互の拡散接合を阻止する材料からな
る接合阻止層が形成される。これによって、拡散接合時
に、少なくとも隣接する薄板型材相互の積層面の拡散接
合が阻止されて、成形体の成形後の、薄板型材の除去が
容易となり、加工時間が更に短縮され、コスト性が一層
向上することとなる。
て、有利には、複数の薄板型材の少なくとも積層面に対
して、薄板型材の相互の拡散接合を阻止する材料からな
る接合阻止層が形成される。これによって、拡散接合時
に、少なくとも隣接する薄板型材相互の積層面の拡散接
合が阻止されて、成形体の成形後の、薄板型材の除去が
容易となり、加工時間が更に短縮され、コスト性が一層
向上することとなる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に具体的に明ら
かにするために、図面を参照しつつ、本発明の具体的構
成について詳細に説明することとする。
かにするために、図面を参照しつつ、本発明の具体的構
成について詳細に説明することとする。
【0020】先ず、図1には、本発明に従う積層接合成
形法によって成形される成形体の一例が示されている。
この図において、成形体2は、基部4、中央部6及び先
端部8からなる形状を有している。より詳細には、かか
る成形体2は、円錐台状の基部4の小径側の端面から、
円柱状の中央部6が一方向に傾斜して延びる一方、中央
部6の端面から、円柱状の先端部8が中央部6の傾斜方
向と異なる方向に傾斜して延びた形状を呈している。
形法によって成形される成形体の一例が示されている。
この図において、成形体2は、基部4、中央部6及び先
端部8からなる形状を有している。より詳細には、かか
る成形体2は、円錐台状の基部4の小径側の端面から、
円柱状の中央部6が一方向に傾斜して延びる一方、中央
部6の端面から、円柱状の先端部8が中央部6の傾斜方
向と異なる方向に傾斜して延びた形状を呈している。
【0021】本発明に従う積層接合成形法によって、こ
のような形状を有する成形体2を形成する薄板成形材の
材料としては、高温でクリープ変形が起きる材料、換言
すれば、拡散接合し得る材料であれば、セラミックス、
金属間化合物、長繊維強化複合材料、及び積層成形され
た複合材料の何れも適宜採用され得る。より具体的に
は、セラミックスとしては、窒化ケイ素セラミックスや
アルミナセラミックス等が採用される。また、金属間化
合物としては、例えば、チタンアルミ(Ti3 Al)が
使用され得る。更に、長繊維強化複合材料としては、炭
素繊維で強化された窒化ケイ素基複合材料等、また、積
層成形された複合材料としては、炭素繊維や炭化ケイ素
長繊維の織物で強化したアルミニウムやチタン等を採用
することが出来る。なお、本発明に従う積層接合成形法
は、拡散接合し得る材料であれば、上記例示以外の材
料、例えば金属材料にも適用可能であることは、言うま
でもない。
のような形状を有する成形体2を形成する薄板成形材の
材料としては、高温でクリープ変形が起きる材料、換言
すれば、拡散接合し得る材料であれば、セラミックス、
金属間化合物、長繊維強化複合材料、及び積層成形され
た複合材料の何れも適宜採用され得る。より具体的に
は、セラミックスとしては、窒化ケイ素セラミックスや
アルミナセラミックス等が採用される。また、金属間化
合物としては、例えば、チタンアルミ(Ti3 Al)が
使用され得る。更に、長繊維強化複合材料としては、炭
素繊維で強化された窒化ケイ素基複合材料等、また、積
層成形された複合材料としては、炭素繊維や炭化ケイ素
長繊維の織物で強化したアルミニウムやチタン等を採用
することが出来る。なお、本発明に従う積層接合成形法
は、拡散接合し得る材料であれば、上記例示以外の材
料、例えば金属材料にも適用可能であることは、言うま
でもない。
【0022】また、目的とする成形体2を与える複数の
切片にそれぞれ対応する形状の成形孔を有する薄板型材
の材料は、上記の薄板成形材の材料の中から適宜選択し
得るのであるが、使用する薄板成形材の材料と同一であ
ることが望ましい。けだし、薄板型材の物質が、拡散接
合時の加熱によって、気化する可能性が存在するが、薄
板型材の材料を薄板成形材のそれと同じにすることで、
そのような気化が起こった場合においても、隣接する薄
板成形材相互間の接合面の汚染が防止されて、成形体2
の強度等の特性の低下を防ぐことが可能となるからであ
る。それと共に、薄板型材と薄板成形材の材質を同じに
することによって、薄板型材と薄板成形材の熱膨張係数
の違いによって生じ得る熱応力の発生をも未然に防ぎ、
過大な熱応力による成形体2の破損を防止する効果をも
奏することが出来る。更に、薄板型材と薄板成形材の材
質を同じにすることによって、それらのクリープ変形の
特性が等しくなり、加圧装置からの加圧力によって、薄
板型材及び薄板成形材からなる断面に及ぼされる面圧
が、各断面内で略均一になる結果、隣接する薄板成形材
相互間の接合面圧が積層方向にわたって略均一となり、
それによって、積層方向にわたる薄板成形材相互の接合
が、より均質化される。
切片にそれぞれ対応する形状の成形孔を有する薄板型材
の材料は、上記の薄板成形材の材料の中から適宜選択し
得るのであるが、使用する薄板成形材の材料と同一であ
ることが望ましい。けだし、薄板型材の物質が、拡散接
合時の加熱によって、気化する可能性が存在するが、薄
板型材の材料を薄板成形材のそれと同じにすることで、
そのような気化が起こった場合においても、隣接する薄
板成形材相互間の接合面の汚染が防止されて、成形体2
の強度等の特性の低下を防ぐことが可能となるからであ
る。それと共に、薄板型材と薄板成形材の材質を同じに
することによって、薄板型材と薄板成形材の熱膨張係数
の違いによって生じ得る熱応力の発生をも未然に防ぎ、
過大な熱応力による成形体2の破損を防止する効果をも
奏することが出来る。更に、薄板型材と薄板成形材の材
質を同じにすることによって、それらのクリープ変形の
特性が等しくなり、加圧装置からの加圧力によって、薄
板型材及び薄板成形材からなる断面に及ぼされる面圧
が、各断面内で略均一になる結果、隣接する薄板成形材
相互間の接合面圧が積層方向にわたって略均一となり、
それによって、積層方向にわたる薄板成形材相互の接合
が、より均質化される。
【0023】而して、上記の如き材料から、公知の手段
によって、図2に例示されているように、薄板型材10
のそれぞれを、所定の厚さを有し、目的とする成形体2
を与える複数の切片、即ち成形体2を薄板成形材12の
厚さに略等しい間隔で積層方向に分割したものに、それ
ぞれ対応する形状の成形孔14を有するように成形する
と共に、薄板成形材12のそれぞれを、所定の厚さを有
し、薄板型材10の成形孔14のそれぞれに対応する形
状、換言すれば、目的とする成形体2を与える複数の切
片それぞれの形状を有するように成形することとなる。
ここで、薄板成形材12の厚さは、使用する材料の成形
性や目的とする成形体2の形状の再現性等の観点から、
適宜決定される一方、薄板型材10の厚さは、後述する
接合阻止層をその表面に形成する場合を除き、薄板成形
材12の厚さと略同一とされる。また、必要に応じて、
薄板型材10の成形孔14とそれに対応する薄板成形材
12の形状は、薄板型材10の成形孔14内に薄板成形
材12を嵌め込んだ状態下において、それら成形孔14
と薄板成形材12との間に所定の隙間が生じるような寸
法とされてもよく、この隙間の値は、薄板型材10及び
薄板成形材12の材料等に応じて適宜決定される。
によって、図2に例示されているように、薄板型材10
のそれぞれを、所定の厚さを有し、目的とする成形体2
を与える複数の切片、即ち成形体2を薄板成形材12の
厚さに略等しい間隔で積層方向に分割したものに、それ
ぞれ対応する形状の成形孔14を有するように成形する
と共に、薄板成形材12のそれぞれを、所定の厚さを有
し、薄板型材10の成形孔14のそれぞれに対応する形
状、換言すれば、目的とする成形体2を与える複数の切
片それぞれの形状を有するように成形することとなる。
ここで、薄板成形材12の厚さは、使用する材料の成形
性や目的とする成形体2の形状の再現性等の観点から、
適宜決定される一方、薄板型材10の厚さは、後述する
接合阻止層をその表面に形成する場合を除き、薄板成形
材12の厚さと略同一とされる。また、必要に応じて、
薄板型材10の成形孔14とそれに対応する薄板成形材
12の形状は、薄板型材10の成形孔14内に薄板成形
材12を嵌め込んだ状態下において、それら成形孔14
と薄板成形材12との間に所定の隙間が生じるような寸
法とされてもよく、この隙間の値は、薄板型材10及び
薄板成形材12の材料等に応じて適宜決定される。
【0024】また、このような薄板型材10と薄板成形
材12の成形は、望ましくは、先ず、公知の方法によっ
て、所定の厚さを有した薄板を成形した後、そのような
薄板それぞれを、レーザービーム、電子ビーム、若しく
はウォータージェット等の公知の手段で切断して、対応
する薄板型材10と薄板成形材12を同時に形成するこ
とによって行なう。これによって、材料コストを低下さ
せることが出来ると共に加工時間を短縮することが出
来、その結果、成形体2の生産性及びコスト性を大幅に
向上せしめることが可能となる。また、薄板型材10の
成形孔14とそれに対応する薄板成形材12との間に、
薄板型材10の成形孔14内に薄板成形材12を嵌め込
んだ状態下において、所定の隙間を形成させる場合にお
いても、切断加工時の切りしろを調節することによっ
て、簡単にそれを実現することが出来るのである。
材12の成形は、望ましくは、先ず、公知の方法によっ
て、所定の厚さを有した薄板を成形した後、そのような
薄板それぞれを、レーザービーム、電子ビーム、若しく
はウォータージェット等の公知の手段で切断して、対応
する薄板型材10と薄板成形材12を同時に形成するこ
とによって行なう。これによって、材料コストを低下さ
せることが出来ると共に加工時間を短縮することが出
来、その結果、成形体2の生産性及びコスト性を大幅に
向上せしめることが可能となる。また、薄板型材10の
成形孔14とそれに対応する薄板成形材12との間に、
薄板型材10の成形孔14内に薄板成形材12を嵌め込
んだ状態下において、所定の隙間を形成させる場合にお
いても、切断加工時の切りしろを調節することによっ
て、簡単にそれを実現することが出来るのである。
【0025】さらに、薄板型材10の外周形状は、全て
同一形状にすることが、望ましく、これによって、薄板
型材10とその成形孔14に対応する薄板成形材12と
を組み合わせて、成形孔14内に薄板成形材12を嵌め
込んだ状態下において、それら複数の薄板型材10と複
数の薄板成形材12とを順次積み重ねた形状が、断面積
の一定な単純形状となるところから、加圧装置からの加
圧力によって、薄板型材10及び薄板成形材12からな
る各断面に及ぼされる面圧が、略等しくなる結果、隣接
する薄板成形材相互間の接合面圧が積層方向にわたって
略均一となり、それによって、積層方向にわたる薄板成
形材相互の接合が、より均質化される。それに加えて、
各薄板型材10の外周を揃えることによって、薄板型材
10相互の相対的な位置決めを、実施することが出来
て、薄板型材10の相互の位置決めを容易且つ正確に行
なうことが出来、ひいては、薄板成形材12相互の位置
決めも、容易且つ正確に行ない得るのである。
同一形状にすることが、望ましく、これによって、薄板
型材10とその成形孔14に対応する薄板成形材12と
を組み合わせて、成形孔14内に薄板成形材12を嵌め
込んだ状態下において、それら複数の薄板型材10と複
数の薄板成形材12とを順次積み重ねた形状が、断面積
の一定な単純形状となるところから、加圧装置からの加
圧力によって、薄板型材10及び薄板成形材12からな
る各断面に及ぼされる面圧が、略等しくなる結果、隣接
する薄板成形材相互間の接合面圧が積層方向にわたって
略均一となり、それによって、積層方向にわたる薄板成
形材相互の接合が、より均質化される。それに加えて、
各薄板型材10の外周を揃えることによって、薄板型材
10相互の相対的な位置決めを、実施することが出来
て、薄板型材10の相互の位置決めを容易且つ正確に行
なうことが出来、ひいては、薄板成形材12相互の位置
決めも、容易且つ正確に行ない得るのである。
【0026】更にまた、薄板型材10の外周形状は、図
2に例示されているように、一軸加圧用型の内面形状に
対応した形状とすることが、更に望ましい。これによっ
て、薄板型材10の外周が加圧用型によって当接支持さ
れて、拡散接合時の加圧中においても、薄板型材10の
確実な保持が可能となって、加圧中における薄板型材1
0の積層方向に直角な面内におけるずれの発生が効果的
に防止され、薄板成形材12間の位置関係が、確実に保
持されることとなるのである。それと共に、薄板型材1
0相互の相対的な位置決めが、一軸加圧用型の内面との
当接によって、実施することが出来て、薄板型材10の
相互の位置決め、ひいては、薄板成形材12相互の位置
決めを、より容易且つ正確に行なうことが出来る。な
お、薄板型材10の外周形状を、一軸加圧用型の内面形
状に対応した形状としない場合に、薄板型材10相互の
ずれを防止する手段を薄板型材10に別に形成してもよ
い。
2に例示されているように、一軸加圧用型の内面形状に
対応した形状とすることが、更に望ましい。これによっ
て、薄板型材10の外周が加圧用型によって当接支持さ
れて、拡散接合時の加圧中においても、薄板型材10の
確実な保持が可能となって、加圧中における薄板型材1
0の積層方向に直角な面内におけるずれの発生が効果的
に防止され、薄板成形材12間の位置関係が、確実に保
持されることとなるのである。それと共に、薄板型材1
0相互の相対的な位置決めが、一軸加圧用型の内面との
当接によって、実施することが出来て、薄板型材10の
相互の位置決め、ひいては、薄板成形材12相互の位置
決めを、より容易且つ正確に行なうことが出来る。な
お、薄板型材10の外周形状を、一軸加圧用型の内面形
状に対応した形状としない場合に、薄板型材10相互の
ずれを防止する手段を薄板型材10に別に形成してもよ
い。
【0027】また、薄板型材10及び薄板成形材12の
積層時において、薄板成形材12相互の相対的な位置決
めは、上記の如く、薄板型材10の外周形状や、薄板型
材10の加圧用型の内面への当接等を利用して、実施し
得るのであるが、それとは別に若しくはそれと併用し
て、薄板型材10相互の相対的な位置決めを行なうため
に、薄板型材10のそれぞれに、成形孔14に対して所
定の位置関係を有する穴や角部等の位置決め用手段を、
加熱、加圧下における強度及び剛性の点で問題のない限
りおいて、適宜設けてもよい。
積層時において、薄板成形材12相互の相対的な位置決
めは、上記の如く、薄板型材10の外周形状や、薄板型
材10の加圧用型の内面への当接等を利用して、実施し
得るのであるが、それとは別に若しくはそれと併用し
て、薄板型材10相互の相対的な位置決めを行なうため
に、薄板型材10のそれぞれに、成形孔14に対して所
定の位置関係を有する穴や角部等の位置決め用手段を、
加熱、加圧下における強度及び剛性の点で問題のない限
りおいて、適宜設けてもよい。
【0028】さらに、上記の如く成形した各薄板型材1
0には、図3に示されるような穴16の列や切り込み1
8を、加熱、加圧下における強度及び剛性の点で問題の
ない限りおいて、適宜形成してもよい。これによって、
成形体2の成形後における薄板型材10の除去を一層容
易に且つ短時間で行なうことが出来、成形体2の生産
性、コスト性を更に向上させ得る。また、これらの穴1
6の列や切り込み18を各薄板型材10の成形孔14に
対して所定の位置関係を有するように設けることによっ
て、それら穴16の列や切り込み18を利用して、薄板
型材10相互の相対的な位置決めを行なうことが出来、
以て位置決め用手段を省略することも可能となるのであ
る。
0には、図3に示されるような穴16の列や切り込み1
8を、加熱、加圧下における強度及び剛性の点で問題の
ない限りおいて、適宜形成してもよい。これによって、
成形体2の成形後における薄板型材10の除去を一層容
易に且つ短時間で行なうことが出来、成形体2の生産
性、コスト性を更に向上させ得る。また、これらの穴1
6の列や切り込み18を各薄板型材10の成形孔14に
対して所定の位置関係を有するように設けることによっ
て、それら穴16の列や切り込み18を利用して、薄板
型材10相互の相対的な位置決めを行なうことが出来、
以て位置決め用手段を省略することも可能となるのであ
る。
【0029】ところで、このようにして成形した薄板型
材10の少なくとも積層面に対しては、薄板型材10相
互の拡散接合を阻止する材料からなる接合阻止層を形成
することが望ましく、これによって、拡散接合時に、少
なくとも隣接する薄板型材10相互の接合が阻止され
て、成形体2の成形後の、薄板型材10の除去が容易と
なり、生産性、コスト性が、より向上することとなる。
材10の少なくとも積層面に対しては、薄板型材10相
互の拡散接合を阻止する材料からなる接合阻止層を形成
することが望ましく、これによって、拡散接合時に、少
なくとも隣接する薄板型材10相互の接合が阻止され
て、成形体2の成形後の、薄板型材10の除去が容易と
なり、生産性、コスト性が、より向上することとなる。
【0030】このような接合阻止層の材料は、拡散接合
を行なう温度及び圧力の下で、安定で、薄板型材10及
び薄板成形材12の材料と反応しないものであればよ
く、薄板型材10及び薄板成形材12の材料の種類と拡
散接合時の雰囲気に応じて適宜決定されると共に、かか
る接合阻止層は、使用する接合阻止層の材料に応じた公
知の方法で薄板型材10の表面に形成される。より具体
的には、高温での安定性の観点からは、炭素や、窒化ホ
ウ素等の難焼結性セラミックスが、接合阻止層の材料と
して適しており、それら材料のスパッタリング等による
コーティングや微粉末状態での塗布等によって、薄板型
材10の表面に接合阻止層を形成することとなる。ま
た、それら材料からなる薄膜を、薄板型材10間に挟む
ことによっても、同様な効果を奏することが出来る。そ
して、例えば、薄板型材10及び薄板成形材12が共に
窒化ケイ素セラミックスであり、拡散接合を窒素ガス雰
囲気中で行なう場合においては、窒化ホウ素の微粉末が
好適に用いられ、それをスラリーとして、薄板型材10
に塗布すること等によって、有利に接合阻止層を形成す
ることが出来るのである。
を行なう温度及び圧力の下で、安定で、薄板型材10及
び薄板成形材12の材料と反応しないものであればよ
く、薄板型材10及び薄板成形材12の材料の種類と拡
散接合時の雰囲気に応じて適宜決定されると共に、かか
る接合阻止層は、使用する接合阻止層の材料に応じた公
知の方法で薄板型材10の表面に形成される。より具体
的には、高温での安定性の観点からは、炭素や、窒化ホ
ウ素等の難焼結性セラミックスが、接合阻止層の材料と
して適しており、それら材料のスパッタリング等による
コーティングや微粉末状態での塗布等によって、薄板型
材10の表面に接合阻止層を形成することとなる。ま
た、それら材料からなる薄膜を、薄板型材10間に挟む
ことによっても、同様な効果を奏することが出来る。そ
して、例えば、薄板型材10及び薄板成形材12が共に
窒化ケイ素セラミックスであり、拡散接合を窒素ガス雰
囲気中で行なう場合においては、窒化ホウ素の微粉末が
好適に用いられ、それをスラリーとして、薄板型材10
に塗布すること等によって、有利に接合阻止層を形成す
ることが出来るのである。
【0031】なお、このような接合阻止層は、薄板型材
10の積層面に対して、形成されれば、上記の効果を充
分に発揮するのであるが、薄板型材10の内周面及び外
周面にも形成されることが、より望ましく、これによっ
て、拡散接合時に、隣接する薄板型材10相互の接合が
阻止されるのみならず、薄板型材10の成形孔14の内
周面とそれに嵌め込まれた薄板成形材12の外周面の間
や、薄板型材10の外周面と一軸加圧用型の内面の間の
接合も、確実に阻止されて、成形体2の成形後の、薄板
型材10の除去が、より容易となり、生産性、コスト性
が、一層向上する。
10の積層面に対して、形成されれば、上記の効果を充
分に発揮するのであるが、薄板型材10の内周面及び外
周面にも形成されることが、より望ましく、これによっ
て、拡散接合時に、隣接する薄板型材10相互の接合が
阻止されるのみならず、薄板型材10の成形孔14の内
周面とそれに嵌め込まれた薄板成形材12の外周面の間
や、薄板型材10の外周面と一軸加圧用型の内面の間の
接合も、確実に阻止されて、成形体2の成形後の、薄板
型材10の除去が、より容易となり、生産性、コスト性
が、一層向上する。
【0032】また、かかる接合阻止層の厚さは、隣接す
る薄板型材10相互間等の接合を防止し得るならば、薄
い方が良く、これによって、薄板型材10及び薄板成形
材12の積層時における、薄板型材10とその成形孔1
4に嵌め込まれた薄板成形材12との間の積層方向のず
れ等の影響を抑制することが出来るのであるが、接合阻
止層の厚さが、薄板型材10や薄板成形材12の厚さに
比べて、それほど薄くすることが出来ない場合において
は、薄板型材10の厚さを、薄板成形材12の厚さより
薄く成形してもよい。
る薄板型材10相互間等の接合を防止し得るならば、薄
い方が良く、これによって、薄板型材10及び薄板成形
材12の積層時における、薄板型材10とその成形孔1
4に嵌め込まれた薄板成形材12との間の積層方向のず
れ等の影響を抑制することが出来るのであるが、接合阻
止層の厚さが、薄板型材10や薄板成形材12の厚さに
比べて、それほど薄くすることが出来ない場合において
は、薄板型材10の厚さを、薄板成形材12の厚さより
薄く成形してもよい。
【0033】そして、上記の如く所定の形状に成形され
た、薄板型材10とその成形孔14に対応する薄板成形
材12とを、組み合わせて、図2に例示される如き成形
孔14内に薄板成形材12を嵌め込んだ状態下におい
て、それら複数の薄板型材10と複数の薄板成形材12
とを、成形体2の形状を与える所定の順序に従って、順
次積み重ねて、図4に示される如き薄板型材10と薄板
成形材12とからなる積層体20を形成せしめ、そのよ
うな積層体20を、黒鉛等の公知の材料からなる一軸加
圧用型(22)内に収容する。なお、この実施の形態に
おいて、薄板型材10相互の位置関係は、それら薄板型
材10の加圧用型の内面への当接によって決まり、ま
た、薄板型材10相互のずれもそれによって防止され
て、特に他の位置決め手段やずれの防止手段を用いる必
要がないのであるが、薄板型材10に設けた位置決め手
段やずれの防止手段等によって、薄板型材10相互の位
置決めやずれの防止を実施する場合には、薄板型材10
及び薄板成形材12の積層時等において適宜行なう。
た、薄板型材10とその成形孔14に対応する薄板成形
材12とを、組み合わせて、図2に例示される如き成形
孔14内に薄板成形材12を嵌め込んだ状態下におい
て、それら複数の薄板型材10と複数の薄板成形材12
とを、成形体2の形状を与える所定の順序に従って、順
次積み重ねて、図4に示される如き薄板型材10と薄板
成形材12とからなる積層体20を形成せしめ、そのよ
うな積層体20を、黒鉛等の公知の材料からなる一軸加
圧用型(22)内に収容する。なお、この実施の形態に
おいて、薄板型材10相互の位置関係は、それら薄板型
材10の加圧用型の内面への当接によって決まり、ま
た、薄板型材10相互のずれもそれによって防止され
て、特に他の位置決め手段やずれの防止手段を用いる必
要がないのであるが、薄板型材10に設けた位置決め手
段やずれの防止手段等によって、薄板型材10相互の位
置決めやずれの防止を実施する場合には、薄板型材10
及び薄板成形材12の積層時等において適宜行なう。
【0034】次いで、図5に示されている如く、一軸加
圧用型22の内面に殆ど隙間のない状態で収容された積
層体20は、窒素等の不活性ガス雰囲気下において、電
気炉等の公知の加熱装置24によって所定の温度に加熱
された後、積層方向の両側から公知の一軸加圧装置2
6,26によって所定の加圧力で一軸加圧されて、互い
に隣接する薄板成形材12相互が拡散接合されることと
なるのである。より詳細には、薄板成形材12は、加熱
下の加圧によってクリープ変形を起こし、互いに隣接す
る薄板成形材12の積層面の近傍において、拡散による
物質移動が起こる。そして、積層面を横切る、一方の薄
板成形材12から他方の薄板成形材12への物質移動、
及び、その逆方向の物質移動によって、積層面が閉じて
接合が完成するのである。なお、このような拡散接合の
実施される温度及び一軸加圧装置の加圧力は、薄板成形
材12の材料に依存し、薄板成形材12が充分なクリー
プ変形を起こして、所定の強度を有する、薄板成形材1
2相互の接合が成されるように適宜決定される。
圧用型22の内面に殆ど隙間のない状態で収容された積
層体20は、窒素等の不活性ガス雰囲気下において、電
気炉等の公知の加熱装置24によって所定の温度に加熱
された後、積層方向の両側から公知の一軸加圧装置2
6,26によって所定の加圧力で一軸加圧されて、互い
に隣接する薄板成形材12相互が拡散接合されることと
なるのである。より詳細には、薄板成形材12は、加熱
下の加圧によってクリープ変形を起こし、互いに隣接す
る薄板成形材12の積層面の近傍において、拡散による
物質移動が起こる。そして、積層面を横切る、一方の薄
板成形材12から他方の薄板成形材12への物質移動、
及び、その逆方向の物質移動によって、積層面が閉じて
接合が完成するのである。なお、このような拡散接合の
実施される温度及び一軸加圧装置の加圧力は、薄板成形
材12の材料に依存し、薄板成形材12が充分なクリー
プ変形を起こして、所定の強度を有する、薄板成形材1
2相互の接合が成されるように適宜決定される。
【0035】その後、このようにして得られた接合体の
周りから、公知の切断手段等によって、薄板型材10を
取り除いて、目的とする成形体2を得ることとなるので
あるが、このとき、薄板型材10に接合阻止層が形成さ
れている場合においては、薄板型材10相互の拡散接合
が接合阻止層によって防止されているために、接合体の
周りから薄板型材10を一枚づつ取り除くことが可能と
なる。また、そのような接合阻止層に加えて、それら薄
板型材10に図3に示されるような穴16の列や切り込
み18が、形成されている場合においては、そのような
穴16に所定の工具を差し込んで力を加え、切り込み1
8の先端部に応力集中を起こさせる等して、図6に示さ
れる如く、容易に薄板型材10を破壊して取り除くこと
が出来るのである。なお、得られた成形体2の表面に、
薄板型材及び薄板成形材の積層に起因する階段状の跡が
残る場合には、公知の研削加工等によって、それを取り
除いてもよい。
周りから、公知の切断手段等によって、薄板型材10を
取り除いて、目的とする成形体2を得ることとなるので
あるが、このとき、薄板型材10に接合阻止層が形成さ
れている場合においては、薄板型材10相互の拡散接合
が接合阻止層によって防止されているために、接合体の
周りから薄板型材10を一枚づつ取り除くことが可能と
なる。また、そのような接合阻止層に加えて、それら薄
板型材10に図3に示されるような穴16の列や切り込
み18が、形成されている場合においては、そのような
穴16に所定の工具を差し込んで力を加え、切り込み1
8の先端部に応力集中を起こさせる等して、図6に示さ
れる如く、容易に薄板型材10を破壊して取り除くこと
が出来るのである。なお、得られた成形体2の表面に、
薄板型材及び薄板成形材の積層に起因する階段状の跡が
残る場合には、公知の研削加工等によって、それを取り
除いてもよい。
【0036】かくして、このような本発明に従う実施の
形態の積層接合成形法にあっては、目的とする成形体2
を与える複数の切片にそれぞれ対応する形状の成形孔1
4を有し、一軸加圧用型22の内面形状に対応した外周
形状を有する、薄板型材10に、複数の薄板型材10の
成形孔14のそれぞれに対応する形状を有する複数の薄
板成形材12を嵌め込んだ状態下において、それら複数
の薄板型材10と複数の薄板成形材12とが順次積層さ
れて、一軸加圧用型22の内部に殆ど隙間のない状態で
収容されるところから、薄板型材10相互の位置関係が
一軸加圧用型22の内面等によって容易且つ正確に決ま
り、それによって、それら薄板型材10それぞれの成形
孔14に嵌め込まれている薄板成形材12相互の位置決
めが、容易且つ正確になされることとなるのである。
形態の積層接合成形法にあっては、目的とする成形体2
を与える複数の切片にそれぞれ対応する形状の成形孔1
4を有し、一軸加圧用型22の内面形状に対応した外周
形状を有する、薄板型材10に、複数の薄板型材10の
成形孔14のそれぞれに対応する形状を有する複数の薄
板成形材12を嵌め込んだ状態下において、それら複数
の薄板型材10と複数の薄板成形材12とが順次積層さ
れて、一軸加圧用型22の内部に殆ど隙間のない状態で
収容されるところから、薄板型材10相互の位置関係が
一軸加圧用型22の内面等によって容易且つ正確に決ま
り、それによって、それら薄板型材10それぞれの成形
孔14に嵌め込まれている薄板成形材12相互の位置決
めが、容易且つ正確になされることとなるのである。
【0037】また、このような本発明方法に従えば、薄
板型材10とその成形孔14に対応する薄板成形材12
とを組み合わせて、成形孔14内に薄板成形材12を嵌
め込んだ状態下において、それら複数の薄板型材10と
複数の薄板成形材12とを順次積み重ねてなる積層体2
0の形状が、断面積の一定な単純形状となるところか
ら、一軸加圧装置26,26からの加圧力によって、薄
板型材10及び薄板成形材12からなる各断面に及ぼさ
れる面圧が、略等しくなる結果、隣接する薄板成形材相
互間の接合面圧が積層方向にわたって略均一となり、大
きな変形が、積層面の面積の小さな薄板成形材12に発
生することが防止される。それと共に、薄板成形材12
が、それが嵌め込まれた薄板型材10、及び、その上下
の薄板型材10,10によって確実に支持されることか
ら、一軸加圧装置26,26からの加圧力によって、曲
げモーメントや捩じりモーメントが、積層体20の薄板
成形材の積層部分に発生することが、効果的に抑制さ
れ、それによって、一軸加圧装置26,26の加圧力が
大きい場合においても、積層体20の薄板成形材の積層
部分、ひいては成形体2が、座屈等によって局所的に大
きく変形することが防止される。そして、それらの結
果、積層体20の薄板成形材の積層部分を大きく変形さ
せることなく、より高い接合面圧を積層体20の薄板成
形材の積層部分にかけることが可能となり、成形体2の
強度等の特性を向上させることが出来る。
板型材10とその成形孔14に対応する薄板成形材12
とを組み合わせて、成形孔14内に薄板成形材12を嵌
め込んだ状態下において、それら複数の薄板型材10と
複数の薄板成形材12とを順次積み重ねてなる積層体2
0の形状が、断面積の一定な単純形状となるところか
ら、一軸加圧装置26,26からの加圧力によって、薄
板型材10及び薄板成形材12からなる各断面に及ぼさ
れる面圧が、略等しくなる結果、隣接する薄板成形材相
互間の接合面圧が積層方向にわたって略均一となり、大
きな変形が、積層面の面積の小さな薄板成形材12に発
生することが防止される。それと共に、薄板成形材12
が、それが嵌め込まれた薄板型材10、及び、その上下
の薄板型材10,10によって確実に支持されることか
ら、一軸加圧装置26,26からの加圧力によって、曲
げモーメントや捩じりモーメントが、積層体20の薄板
成形材の積層部分に発生することが、効果的に抑制さ
れ、それによって、一軸加圧装置26,26の加圧力が
大きい場合においても、積層体20の薄板成形材の積層
部分、ひいては成形体2が、座屈等によって局所的に大
きく変形することが防止される。そして、それらの結
果、積層体20の薄板成形材の積層部分を大きく変形さ
せることなく、より高い接合面圧を積層体20の薄板成
形材の積層部分にかけることが可能となり、成形体2の
強度等の特性を向上させることが出来る。
【0038】さらに、このような本発明方法にあって
は、成形体2は、隣接する薄板成形材12相互の拡散接
合によって接合されて成形されることから、ろう付や接
着等の接合法による成形と異なり、得られた成形体2
は、均質であると共に、その接合面においても、その材
料の有する強度等の特性を有し得るのである。
は、成形体2は、隣接する薄板成形材12相互の拡散接
合によって接合されて成形されることから、ろう付や接
着等の接合法による成形と異なり、得られた成形体2
は、均質であると共に、その接合面においても、その材
料の有する強度等の特性を有し得るのである。
【0039】更にまた、このような本発明方法にあって
は、加圧方法として一軸加圧を採用しているところか
ら、薄板型材10の成形孔14の内面と薄板成形材12
の外周面との接触面圧が低く押さえられて、成形体2の
成形後における、成形体2の周りからの薄板型材10の
除去が容易となり、加工時間が短縮される。
は、加圧方法として一軸加圧を採用しているところか
ら、薄板型材10の成形孔14の内面と薄板成形材12
の外周面との接触面圧が低く押さえられて、成形体2の
成形後における、成形体2の周りからの薄板型材10の
除去が容易となり、加工時間が短縮される。
【0040】従って、このような本発明方法に従えば、
セラミックス、金属間化合物、長繊維強化複合材料や積
層成形された複合材料等の優れた特性があるにも拘わら
ず、複雑な形状を有する部材の成形が困難なため、利用
が妨げられてきた材料からなる、均質な任意の複雑形状
体を、正確な所定の形状を有し且つ充分な強度等の特性
を有しつつ、低い加工コストで迅速に成形し得るのであ
る。
セラミックス、金属間化合物、長繊維強化複合材料や積
層成形された複合材料等の優れた特性があるにも拘わら
ず、複雑な形状を有する部材の成形が困難なため、利用
が妨げられてきた材料からなる、均質な任意の複雑形状
体を、正確な所定の形状を有し且つ充分な強度等の特性
を有しつつ、低い加工コストで迅速に成形し得るのであ
る。
【0041】
【実施例】以下に、本発明を更に具体的に明らかにする
ために、本発明の実施例を示すこととするが、本発明
が、そのような実施例の記載によって何等の制約をも受
けるものでないことは、言うまでもないところである。
また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修
正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべ
きである。
ために、本発明の実施例を示すこととするが、本発明
が、そのような実施例の記載によって何等の制約をも受
けるものでないことは、言うまでもないところである。
また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修
正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべ
きである。
【0042】イットリアを3モル%添加した立方晶ジル
コニアセラミックスの厚さ:1mmの薄板を、炭酸ガス
レーザで、一軸加圧用型の内面に対応した、直径:32
mmの円板状に切断した後、そのようにして得られた薄
板の円板それぞれの所定の位置を、同様な手段で、外
径:18mm、歯数:8、全歯たけ:3.5mm、厚
さ:1mmの寸法を有する歯車形状に切断することによ
って、歯車形状の成形孔を有し、一軸加圧用型の内面に
対応した外周形状を有する薄板型材と、その成形孔の形
状に対応する形状を有する薄板成形材とを一度に成形し
た。次いで、得られた各薄板型材の外周に、複数の切り
込みを、炭酸ガスレーザによって形成した。
コニアセラミックスの厚さ:1mmの薄板を、炭酸ガス
レーザで、一軸加圧用型の内面に対応した、直径:32
mmの円板状に切断した後、そのようにして得られた薄
板の円板それぞれの所定の位置を、同様な手段で、外
径:18mm、歯数:8、全歯たけ:3.5mm、厚
さ:1mmの寸法を有する歯車形状に切断することによ
って、歯車形状の成形孔を有し、一軸加圧用型の内面に
対応した外周形状を有する薄板型材と、その成形孔の形
状に対応する形状を有する薄板成形材とを一度に成形し
た。次いで、得られた各薄板型材の外周に、複数の切り
込みを、炭酸ガスレーザによって形成した。
【0043】そして、そのようにして得られた薄板型材
とその成形孔に対応する薄板成形材とを組み合わせて、
薄板型材の成形孔内に薄板成形材を嵌め込んだ状態下に
おいて、それら、各5枚の薄板型材と薄板成形材とを順
次、薄板型材それぞれに設けられた切り込みによって位
置決めをしつつ、積み重ねて、積層体を形成した。その
際、厚さ:約0.1mmのカーボンの薄いシートを、薄
板型材の各積層面間に挟んだ。その後、両者を組み合わ
せて積層した積層体を、薄板型材の外周形状に対応す
る、略同じ内径を有する黒鉛型に入れ、窒素ガス中にお
いて1430℃で10MPaの一軸加圧を行なって、隣
接する薄板成形材相互を拡散接合し、薄板型材を除去し
て、ジルコニアセラミックス製の歯車形状の部材を得
た。
とその成形孔に対応する薄板成形材とを組み合わせて、
薄板型材の成形孔内に薄板成形材を嵌め込んだ状態下に
おいて、それら、各5枚の薄板型材と薄板成形材とを順
次、薄板型材それぞれに設けられた切り込みによって位
置決めをしつつ、積み重ねて、積層体を形成した。その
際、厚さ:約0.1mmのカーボンの薄いシートを、薄
板型材の各積層面間に挟んだ。その後、両者を組み合わ
せて積層した積層体を、薄板型材の外周形状に対応す
る、略同じ内径を有する黒鉛型に入れ、窒素ガス中にお
いて1430℃で10MPaの一軸加圧を行なって、隣
接する薄板成形材相互を拡散接合し、薄板型材を除去し
て、ジルコニアセラミックス製の歯車形状の部材を得
た。
【0044】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に従う積層接合成形法によれば、薄板成形材相互の位置
決めが、薄板型材の成形孔によって容易且つ正確になさ
れ得ると共に、目的とする成形体が、いかなる形状であ
る場合においても、一軸加圧手段からの加圧力によっ
て、成形体が、座屈等によって局所的に大きく変形する
ことが防止され、その結果、より高い接合面圧をかける
ことが可能となり、成形体の強度等の特性を向上させる
ことが可能となる。
に従う積層接合成形法によれば、薄板成形材相互の位置
決めが、薄板型材の成形孔によって容易且つ正確になさ
れ得ると共に、目的とする成形体が、いかなる形状であ
る場合においても、一軸加圧手段からの加圧力によっ
て、成形体が、座屈等によって局所的に大きく変形する
ことが防止され、その結果、より高い接合面圧をかける
ことが可能となり、成形体の強度等の特性を向上させる
ことが可能となる。
【0045】従って、このような本発明方法に従えば、
セラミックス、金属間化合物、長繊維強化複合材料、積
層成形された複合材料等、優れた特性があるにも拘わら
ず、複雑な形状を有する部材の成形が困難なため、利用
が妨げられてきた材料からなる、均質で、接合強度が高
く、且つ正確な所定の形状を有する成形体を、容易に低
コストで迅速に成形することが出来、それによって、そ
れらの材料の有する優れた特性によって、それら材料を
組み込んだシステムの性能を改善することが可能となっ
て、非常に広範な波及効果を期待することが出来るので
ある。
セラミックス、金属間化合物、長繊維強化複合材料、積
層成形された複合材料等、優れた特性があるにも拘わら
ず、複雑な形状を有する部材の成形が困難なため、利用
が妨げられてきた材料からなる、均質で、接合強度が高
く、且つ正確な所定の形状を有する成形体を、容易に低
コストで迅速に成形することが出来、それによって、そ
れらの材料の有する優れた特性によって、それら材料を
組み込んだシステムの性能を改善することが可能となっ
て、非常に広範な波及効果を期待することが出来るので
ある。
【図1】 本発明に係る積層接合成形法において、成形
体の一例を示す斜視図である。
体の一例を示す斜視図である。
【図2】 本発明に係る積層接合成形法において、薄板
型材とその薄板型材の成形孔に対応する形状を有する薄
板成形材の分離状態、及び、薄板成形材が薄板型材の成
形孔に嵌め込まれた状態を示す斜視図である。
型材とその薄板型材の成形孔に対応する形状を有する薄
板成形材の分離状態、及び、薄板成形材が薄板型材の成
形孔に嵌め込まれた状態を示す斜視図である。
【図3】 本発明に係る積層接合成形法において、薄板
型材に穴の列や切り込みを形成した一例を示す斜視図で
ある。
型材に穴の列や切り込みを形成した一例を示す斜視図で
ある。
【図4】 本発明に係る積層接合成形法において、複数
の薄板型材及び薄板成形材を積層した積層体の一例を示
す斜視図である。
の薄板型材及び薄板成形材を積層した積層体の一例を示
す斜視図である。
【図5】 本発明に係る積層接合成形法において、拡散
接合工程における一軸加圧用型内の積層体の配置を示す
断面図である。
接合工程における一軸加圧用型内の積層体の配置を示す
断面図である。
【図6】 本発明に係る積層接合成形法において、成形
体の接合後の薄板型材の除去の一例を示す斜視図であ
る。
体の接合後の薄板型材の除去の一例を示す斜視図であ
る。
2 成形体 4 基部 6 中央部 8 先端部 10 薄板型材 12 薄板成形材 14 成形孔 16 穴 18 切り込み 20 積層体 22 一軸加圧用型 24 加熱装置 26 一軸加圧装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23K 20/00 310 B23K 20/18 B32B 31/04 B32B 31/20
Claims (2)
- 【請求項1】 目的とする成形体を与える複数の切片に
それぞれ対応する形状の成形孔を有する薄板型材の複数
を準備する一方、該複数の薄板型材の成形孔のそれぞれ
に対応する形状を有する複数の薄板成形材を準備し、次
いで、該薄板型材とその成形孔に対応する該薄板成形材
とを組み合わせて、該成形孔内に該薄板成形材を嵌め込
んだ状態下において、それら複数の薄板型材と複数の薄
板成形材とを順次積み重ねた後、それらの積層方向に一
軸加圧せしめることにより、該重ね合わせた複数の薄板
成形材を相互に一体的に拡散接合せしめ、そして得られ
た接合体の周りから前記複数の薄板型材を取り除いて、
目的とする成形体を得ることを特徴とする積層接合成形
法。 - 【請求項2】 前記複数の薄板型材の少なくとも積層面
に対して、該薄板型材の相互の拡散接合を阻止する材料
からなる接合阻止層が形成されている請求項1に記載の
積層接合成形法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8058471A JP2754193B2 (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 積層接合成形法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8058471A JP2754193B2 (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 積層接合成形法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09225655A JPH09225655A (ja) | 1997-09-02 |
JP2754193B2 true JP2754193B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=13085357
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8058471A Expired - Lifetime JP2754193B2 (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | 積層接合成形法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2754193B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010094712A (ja) * | 2008-10-16 | 2010-04-30 | Sekisou Kanagata Co Ltd | 拡散接合方法 |
-
1996
- 1996-02-20 JP JP8058471A patent/JP2754193B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09225655A (ja) | 1997-09-02 |
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Legal Events
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S533 | Written request for registration of change of name |
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R350 | Written notification of registration of transfer |
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