JP2914636B2 - Hot isostatic pressing method - Google Patents

Hot isostatic pressing method

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JP2914636B2
JP2914636B2 JP2011219A JP1121990A JP2914636B2 JP 2914636 B2 JP2914636 B2 JP 2914636B2 JP 2011219 A JP2011219 A JP 2011219A JP 1121990 A JP1121990 A JP 1121990A JP 2914636 B2 JP2914636 B2 JP 2914636B2
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    • B30B11/001—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a flexible element, e.g. diaphragm, urged by fluid pressure; Isostatic presses
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、金属やセラミックスの、粉末やポーラス
な成形体などの被処理体に、高温高圧の圧媒ガスを作用
させて高密度に焼結するのに用いる、いわゆる熱間静水
圧加圧方法（以下HIP方法という。）に関するものであ
り、さらに詳しくは、HIP処理の進行状態をモニタする
方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a high-density sintering by applying a high-temperature and high-pressure pressurizing gas to an object to be processed such as a powder or a porous compact of metal or ceramic. The present invention relates to a so-called hot isostatic pressing method (hereinafter, referred to as a HIP method) used for sintering, and more particularly, to a method of monitoring the progress of HIP processing.

（従来の技術） 従来において、HIP処理の進行状態をモニタする方法
としては、ディラトメータにより被処理体の収縮をモニ
タする方法がある。この方法を第８図を用いて説明す
る。(Prior Art) Conventionally, as a method of monitoring the progress of the HIP processing, there is a method of monitoring shrinkage of an object to be processed by a dilatometer. This method will be described with reference to FIG.

第８図は、この方法をおこなうHIP装置の正断面図で
ある。同図において、51は筒状の圧力容器であって、該
圧力容器51の上部開口部には上蓋52が嵌合されていると
ともに、該圧力容器51の下部開口部には圧媒ガス給排口
53aを有する下蓋53が嵌合されており、該上下蓋52,53お
よび前記圧力容器51とで処理室54を画成している。この
処理室54内には、倒立コップ状の断熱層55とヒータ56と
が配設されているとともに、該断熱層55の内側に、ディ
ラトメータに装着された被処理体57が配置されている。FIG. 8 is a front sectional view of a HIP device that performs this method. In the figure, reference numeral 51 denotes a cylindrical pressure vessel, and an upper lid 52 is fitted in an upper opening of the pressure vessel 51, and a pressure medium gas supply / discharge is provided in a lower opening of the pressure vessel 51. mouth
A lower lid 53 having 53a is fitted, and a processing chamber 54 is defined by the upper and lower lids 52, 53 and the pressure vessel 51. In the processing chamber 54, an inverted cup-shaped heat insulating layer 55 and a heater 56 are provided, and inside the heat insulating layer 55, an object 57 mounted on a dilatometer is disposed.

ディラトメータは、下蓋53上に設置された差動トラン
ス61と、該差動トランス61に固設されているとともに前
記被処理体57を載置する固定部59と、該固定部59に対し
摺動自在に設けられ、かつ前記差動トランス61に接続さ
れた可動部60と、該可動部60に設けられ、かつその端部
が前記被処理体57の上部に当接する調整ネジ58とからな
る。また、前記差動トランス61の出力は、処理室54外に
配設された増幅器62に接続されており、さらに該増幅器
62の出力は、変換器63に接続されている。The dilatometer includes a differential transformer 61 installed on the lower lid 53, a fixed part 59 fixed to the differential transformer 61 and on which the object to be processed 57 is mounted, and a sliding part with respect to the fixed part 59. It comprises a movable portion 60 movably provided and connected to the differential transformer 61, and an adjusting screw 58 provided on the movable portion 60 and having an end abutting on an upper portion of the processing object 57. . The output of the differential transformer 61 is connected to an amplifier 62 disposed outside the processing chamber 54,
The output of 62 is connected to a converter 63.

次に、第７図に示す装置の動作を説明すると、まず、
被処理体57を固定部59に載置する。次いで、可動部60を
固定部59に装着し、調整ネジ58を被処理体57の上部にそ
の先端が当接するように被処理体57に押しつける。この
後、圧媒ガス給排口53aより処理室54内に高圧の圧媒ガ
スを供給するとともに、ヒータ56により加熱し、被処理
体57に高温高圧の圧媒ガスを作用させてHIP処理をおこ
なう。このとき、被処理体57は圧力により収縮し、この
収縮に合わせて、被処理体57の上部に接する調整ネジ58
と可動部60が、固定部59に対し相対的に移動する。この
移動を、差動トランス61で検知し電気信号として増幅器
62に出力する。該増幅器62は、その電気信号を増幅し変
換器63に出力する。該変換器63は、この信号を処理可能
な信号に変換し、被処理体57の上下方向の収縮をモニタ
することで、HIP処理の進行状態をモニタするのであ
る。Next, the operation of the apparatus shown in FIG. 7 will be described.
The object to be processed 57 is placed on the fixing part 59. Next, the movable part 60 is mounted on the fixed part 59, and the adjusting screw 58 is pressed against the object to be processed 57 such that the tip thereof abuts on the upper part of the object to be processed 57. Thereafter, a high-pressure pressurized gas is supplied into the processing chamber 54 from the pressurized gas supply / discharge port 53a, and is heated by the heater 56 to cause the high-temperature / high-pressure pressurized gas to act on the processing target 57 to perform the HIP process. Do it. At this time, the object to be processed 57 contracts due to the pressure, and the adjusting screw 58 in contact with the upper portion of the object to be processed 57 in accordance with the contraction.
And the movable part 60 move relative to the fixed part 59. This movement is detected by the differential transformer 61 and converted into an electric signal by the amplifier.
Output to 62. The amplifier 62 amplifies the electric signal and outputs it to the converter 63. The converter 63 converts this signal into a processable signal, and monitors the progress of the HIP process by monitoring the contraction of the object to be processed 57 in the vertical direction.

（発明が解決しようとする課題） 上記第８図に示すディラトメータによる方法は、被処
理体の一方向の収縮量しかモニタできないので以下に掲
げるような問題がある。(Problem to be Solved by the Invention) The method using the dilatometer shown in FIG. 8 described above has the following problems since it can monitor only the contraction amount in one direction of the object to be processed.

HIP処理において、その進行状態を知るためモニタす
べき対象は、本来、被処理体の収縮量ではなく、被処理
体がどの程度高密度に焼結されたか、すなわち被処理体
の密度変化である。しかし、上記ディラトメータによる
方法は、被処理体の収縮量から間接的に被処理体の密度
変化を求める方法なので、必ずしもHIP処理の進行状態
を正確にモニタすることができなかった。また、この問
題は、第８図に示すように一方向の収縮量しかモニタし
てない場合には特に顕著であった。In the HIP process, the object to be monitored to know the progress state is not originally the amount of shrinkage of the object, but how densely the object is sintered, that is, the change in the density of the object. . However, since the method using the dilatometer is a method for indirectly obtaining a change in the density of the object to be processed from the shrinkage amount of the object to be processed, it is not always possible to accurately monitor the progress of the HIP processing. This problem was particularly remarkable when only the amount of contraction in one direction was monitored as shown in FIG.

また、ディラトメータによる方法は、被処理体の一部
の収縮量から全体の収縮量を推定する方法であるため、
被処理体が複雑な形状の場合適用できなかった。In addition, since the method using a dilatometer is a method of estimating the entire amount of contraction from the amount of partial contraction of the object to be processed,
It cannot be applied when the object to be processed has a complicated shape.

これは、複雑な形状のものでも処理可能であるという
HIP方法の最大の長所の一つを減殺すことなっていた。This means that even complex shapes can be processed.
One of the biggest strengths of the HIP method was to be diminished.

さらに、ディラトメータによる方法では、複数の被処
理体を同時にHIP処理するには、被処理体と同数のディ
ラメートを必要とし、実用上このような場合は適用でき
なかった。これも複数の被処理体を同時に処理できると
いうHIP方法の長所を減殺していた。Furthermore, in the method using a dilatometer, the same number of delamates as the number of objects to be processed are required to simultaneously perform the HIP processing on a plurality of objects to be processed, and such a case cannot be applied in practical use. This also diminished the advantage of the HIP method that multiple objects could be processed simultaneously.

また、ディラトメータは、調整ネジ、固定部および可
動部等の部品が必要となるが、これらはいずれも処理室
内の高温部に配置する必要があるため、高温による影響
を受けにくいグラファイト等の材料を用いて製作する必
要がある。しかし、これらの部品はその性質上、構造が
複雑であるだけでなく、極めて高精度に製作する必要が
あるのであるが、グラファイト材でかかる複雑な部品を
高精度に製作するのは困難であった。In addition, the dilatometer requires components such as an adjusting screw, a fixed portion, and a movable portion, but all of these components need to be arranged in a high-temperature portion in the processing chamber. It is necessary to manufacture using. However, these parts are not only complicated in structure due to their properties, but also need to be manufactured with extremely high precision.However, it is difficult to manufacture such complicated parts with graphite material with high precision. Was.

この発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みなされた
ものであって、簡単な装置構成で、HIP処理の進行状態
を高精度にモニタできる方法を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the problems of the related art, and has as its object to provide a method capable of monitoring the progress of HIP processing with high accuracy with a simple apparatus configuration.

（課題を解決するための手段） この発明は、上記従来技術の課題を解決するためにな
されたものであって、その第一の特徴は、圧力容器と、
該圧力容器の上下開口部に嵌合された上下蓋とにより画
成される処理室内に被処理体を配し、該被処理体に高温
高圧の圧媒ガスを作用させる熱間静水圧加圧方法におい
て、下記のような技術的手段を講じたことにある。すな
わち、熱間静水圧加圧処理中に、処理室内の圧力と被処
理体近傍の温度とを計測し、該計測した圧力と温度とか
ら該圧力および温度における圧媒ガスの密度を演算する
とともに、被処理体と下蓋との間に配置された荷重検出
手段により、熱間静水圧加圧処理中における被処理体の
重量を計測し、該計測した被処理体の重量と、前記演算
した圧媒ガスの密度と、予め熱間静水圧加圧処理前に計
測した被処理体の質量とから、熱間静水圧加圧処理中の
被処理体の密度を演算し、熱間静水圧加圧処理の進行状
態をモニタすることにある。(Means for Solving the Problems) The present invention has been made to solve the problems of the above-described conventional technology, and the first feature thereof is that a pressure vessel and
An object to be processed is arranged in a processing chamber defined by upper and lower lids fitted to upper and lower openings of the pressure vessel, and hot isostatic pressurization is performed by applying a high-temperature and high-pressure pressure medium gas to the object to be processed. In the method, the following technical measures were taken. That is, during the hot isostatic pressing process, the pressure in the processing chamber and the temperature in the vicinity of the object are measured, and the density of the pressurized gas at the pressure and temperature is calculated from the measured pressure and temperature. The weight of the object to be processed during the hot isostatic pressing process was measured by the load detecting means arranged between the object to be processed and the lower lid, and the calculated weight of the object to be processed was calculated. From the density of the pressurized gas and the mass of the object measured before the hot isostatic pressing, the density of the object during the hot isostatic pressing is calculated, and the hot isostatic pressing is performed. Monitoring the progress of the pressure treatment.

また、前記第一の特徴における荷重検出手段が、被処
理体を載置する載置台と、該載置台に接続されたストレ
インゲージとからなり、該ストレインゲージにより検出
された前記載置台の歪み量から熱間静水圧加圧処理中に
おける被処理体の重量を計測することを第二の特徴とす
る。Further, the load detecting means according to the first aspect, the mounting table for mounting the object to be processed, and a strain gauge connected to the mounting table, the distortion amount of the mounting table detected by the strain gauge The second feature is that the weight of the object to be processed is measured during the hot isostatic pressing process.

さらに、計測した処理室内の圧力により、ストレイン
ゲージの歪み量を補正して被処理体の重量を演算するこ
とを第三の特徴とする。Further, a third feature is that the strain gauge strain is corrected based on the measured pressure in the processing chamber to calculate the weight of the object to be processed.

また、載置台近傍の温度を計測し、該計測した載置台
近傍の温度と計測した処理室内の圧力とにより、ストレ
インゲージの歪み量を補正して被処理体の重量を演算す
ることを第四の特徴とする。A fourth method is to measure the temperature in the vicinity of the mounting table, and to correct the strain gauge distortion amount based on the measured temperature in the vicinity of the mounting table and the measured pressure in the processing chamber to calculate the weight of the object to be processed. The feature of.

（作 用） この発明によれば、HIP処理中に、処理室内の圧力
と、被処理体近傍の温度と、HIP処理中における被処理
体の重量とを計測し、これらと予めHIP処理前に計測し
た被処理体の質量とから、HIP処理中の被処理体の密度
を演算し、この密度の変化によりHIP処理の進行状態を
モニタするので、HIP処理の進行状態を高精度にモニタ
することができる。(Operation) According to the present invention, during the HIP processing, the pressure in the processing chamber, the temperature in the vicinity of the processing target, and the weight of the processing target during the HIP processing are measured, and these are measured before the HIP processing. Calculate the density of the object during HIP processing from the measured mass of the object, and monitor the progress of HIP processing based on this change in density. Can be.

これは、HIP処理が通常1000℃以上かつ1000kgf/cm2と
いう高温高圧下でおこなわれるため、圧媒ガス（特にア
ルゴンガス）の密度が室温・大気圧下におけるそれより
1000倍程度も大きくなり、被処理体の圧媒ガスに対する
浮力が無視できなくなる大きさになるため可能になるも
のである。This is because the HIP treatment is usually performed at a high temperature and high pressure of 1000 ° C or higher and 1000 kgf / cm 2 , so that the density of the pressure medium gas (particularly argon gas) is lower than that at room temperature and atmospheric pressure.
This is possible because the buoyancy of the object to be processed with respect to the pressure medium gas becomes so large that it cannot be ignored.

また、この発明によれば、ディラトメータ等の複雑か
つ精巧な装置を用いることなくHIP処理の進行状態をモ
ニタできるので、装置構成を簡単にできる。特に、請求
項２記載の発明によれば、被処理体を載置する載置台
と、該載置台に接続されたストレインゲージとを用いて
いるので、装置構成を極めて簡単にすることができる。Further, according to the present invention, the progress of the HIP process can be monitored without using a complicated and sophisticated device such as a dilatometer, so that the device configuration can be simplified. In particular, according to the second aspect of the present invention, since the mounting table on which the object to be processed is mounted and the strain gauge connected to the mounting table are used, the configuration of the apparatus can be extremely simplified.

請求項３に記載された発明によれば、計測した処理室
内の圧力により、ストレインゲージの歪み量を補正して
被処理体の重量を演算するので、より高精度にHIP処理
の進行状態をモニタすることができる。According to the third aspect of the present invention, since the strain gauge distortion is corrected based on the measured pressure in the processing chamber to calculate the weight of the processing target, the progress of the HIP processing can be monitored with higher accuracy. can do.

また、請求項４に記載された発明によれば、載置台近
傍の温度を計測し、該計測した載置台近傍の温度と計測
した処理室内の圧力とにより、ストレインゲージの歪み
量を補正して被処理体の重量を補正して被処理体の重量
を演算するので、さらに高精度のHIP処理の進行状態を
モニタすることができる。Further, according to the invention described in claim 4, the temperature near the mounting table is measured, and the strain gauge strain is corrected by the measured temperature near the mounting table and the measured pressure in the processing chamber. Since the weight of the object is calculated by correcting the weight of the object, it is possible to monitor the progress of the HIP processing with higher accuracy.

（実施例） この発明の実施例を、第１図から第７図を用いて説明
する。(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

第１図は、本発明の実施例を示す概念図である。第１
図において、１は筒状の高圧容器であって、該高圧容器
１の上下開口部には上蓋２および圧媒ガス給排口3aを有
する下蓋３が嵌合されており、該上下蓋２、３および前
記圧力容器１とで処理室４を画成している。この処理室
４内には、倒立コップ状の断熱層５とヒータ６とが配設
されている。また、下蓋３には、コラム状の載置台８が
載設されており、該載置台８にはストレインゲージ10が
設けられているとともに、該載置台８には被処理体７が
載置されている。また、該被処理体７の近傍には、熱電
対11が配設されている。FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of the present invention. First
In the figure, reference numeral 1 denotes a cylindrical high-pressure vessel, and an upper lid 2 and a lower lid 3 having a pressure medium gas supply / discharge port 3a are fitted into upper and lower openings of the high-pressure vessel 1; , 3 and the pressure vessel 1 define a processing chamber 4. In the processing chamber 4, an inverted cup-shaped heat insulating layer 5 and a heater 6 are provided. A column-shaped mounting table 8 is mounted on the lower cover 3. The mounting table 8 is provided with a strain gauge 10, and the processing object 7 is mounted on the mounting table 8. Have been. In addition, a thermocouple 11 is provided near the processing target 7.

圧媒ガス給排口3aには、圧媒ガスのガスボンベ17と該
圧媒ガス給排口3aを連通する配管12が接続されており、
該配管12には、圧力計13、開閉弁14、圧縮機15および開
閉弁16が、圧媒ガス給排口3a側からこの順に設けられて
いる。また、配管12は、前記圧力計13と開閉弁14との間
で分岐しており、この分岐した配管12aには、開閉弁18
と絞り19が設けられているとともに、その端部は、大気
排出口20として開口している。The pressure medium gas supply / discharge port 3a is connected to a gas cylinder 17 for the pressure medium gas and a pipe 12 communicating the pressure medium gas supply / discharge port 3a.
The pipe 12 is provided with a pressure gauge 13, an on-off valve 14, a compressor 15, and an on-off valve 16 in this order from the pressure medium gas supply / discharge port 3a side. The pipe 12 is branched between the pressure gauge 13 and the on-off valve 14, and the branched pipe 12a has an on-off valve 18
And an aperture 19, the end of which is open as an air outlet 20.

また、熱電対11の出力は、下蓋３から容器外に導か
れ、容器外に配設された熱電交換器21に接続されてお
り、該熱電交換器21により処理容易な電気信号に変換さ
れ、被処理体７近傍の温度信号Ｔとして、圧媒ガス密度
演算手段22に出力される。該圧媒ガス密度演算手段22
は、この温度信号Ｔと、前記圧力計13により計測された
処理室４内の圧力信号Ｐとにより、圧媒ガスの密度ρを
演算し、これを被処理体密度演算手段26に出力する。The output of the thermocouple 11 is guided from the lower lid 3 to the outside of the container, and is connected to a thermoelectric exchanger 21 disposed outside the container. The thermoelectric exchanger 21 converts the output into an easily processable electric signal. Is output to the pressure medium gas density calculating means 22 as a temperature signal T near the object 7 to be processed. The pressurized gas density calculating means 22
Calculates the density ρ of the pressure medium gas from the temperature signal T and the pressure signal P in the processing chamber 4 measured by the pressure gauge 13 and outputs the calculated density ρ to the object density calculating means 26.

一方、ストレインゲージ10の出力も、下蓋３から容器
外に導かれ、容器外に配設された歪み量検出手段23に接
続されており、該歪み量検出手段23は、ストレインゲー
ジ10の出力からコラム状の載置台８の歪み量εを処理容
易な電気信号として、被処理体重量演算手段24に出力す
る。該被処理体重量演算手段24は、この歪み量εから、
HIP処理中における被処理体７の重量Ｂを演算し、この
質量Ｂを前記被処理体密度演算手段26に出力する。On the other hand, the output of the strain gauge 10 is also guided to the outside of the container from the lower lid 3 and is connected to the strain amount detecting means 23 disposed outside the container. Then, the distortion amount ε of the column-shaped mounting table 8 is output to the object weight calculating means 24 as an easily processable electric signal. The object weight calculating means 24 calculates the distortion amount ε from
The weight B of the object 7 during the HIP process is calculated, and the mass B is output to the object density calculating means 26.

被処理体密度演算手段26は、この被処理体７の重量Ｂ
と、前記圧媒ガスの密度ρと、HIP処理前の被処理体７
の質量Ａとから圧媒ガスの密度Ｃを演算し、この演算し
た圧媒ガスの密度信号ｃを被処理体密度表示手段27に出
力する。ところで、HIP処理前被処理体７の質量Ａは、
予めHIP処理前に計測され、被処理体重量設定手段25に
設定されており、この被処理体重量設定手段25から被処
理体密度演算手段26に出力されているものである。The object density calculating means 26 calculates the weight B of the object 7
And the density ρ of the pressurized gas and the object 7 before HIP processing.
And the density C of the pressure medium gas is calculated from the mass A of the pressure medium, and the calculated density signal c of the pressure medium gas is output to the object density display means 27. By the way, the mass A of the object 7 before HIP processing is
It is measured in advance before the HIP processing and set in the object weight setting means 25, and is output from the object weight setting means 25 to the object density calculating means.

なお、本実施例においては、圧媒ガス密度演算手段2
2、被処理体重量演算手段24および被処理体密度演算手
段26はマイクロプロセッサ28により構成されている。In the present embodiment, the pressure medium gas density calculating means 2
2. The object weight calculating means 24 and the object density calculating means 26 are constituted by a microprocessor 28.

また、本実施例においては、圧媒ガスの密度信号ｃを
単に被処理体密度表示手段27で表示しているだけである
が、この信号ｃを、HIP処理の停止や、HIP処理温度・圧
力の変更開始・停止信号として用いることも当然考えら
れる。Further, in the present embodiment, the density signal c of the pressure medium gas is simply displayed on the processing object density display means 27, but this signal c is used to stop the HIP processing or to set the HIP processing temperature / pressure. It can be naturally used as a change start / stop signal.

ここで、本発明に用いる載置台８の構造について第７
図を用いて説明する。第７図において、載置台８は、下
部板8aと、該下部板8aに間隔をあけて立設された複数の
コラム8bと、該複数のコラム8b上に架設された上部板8c
とからなり、この複数のコラム8bの柱面にストレインゲ
ージ10が設置されている。Here, the structure of the mounting table 8 used in the present invention is the seventh.
This will be described with reference to the drawings. In FIG. 7, the mounting table 8 includes a lower plate 8a, a plurality of columns 8b erected at intervals on the lower plate 8a, and an upper plate 8c erected on the plurality of columns 8b.
The strain gauges 10 are provided on the column surfaces of the plurality of columns 8b.

この載置台８の上部板8c上に被処理体を載置すると、
複数のコラム8bは、該被処理体の重量により第７図に点
線に示す如く歪む。この歪みをストレインゲージ10で検
出するのである。When the object to be processed is mounted on the upper plate 8c of the mounting table 8,
The plurality of columns 8b are distorted by the weight of the object as shown by the dotted line in FIG. This distortion is detected by the strain gauge 10.

なお、本実施例においては、荷重検出手段としてコラ
ム状の載置台とストレインゲージとを組み合わせて用い
たが、これは他の手段で代用できることはいうまでもな
い。例えば、載置台はコラム状でなくてプルーピングリ
ング状であってもよいし、単なる板材を両端で支持する
構造であってもよい。また、ストレインゲージを用いる
ことなく、バネ等を用いた手段であってもよい。In this embodiment, a column-shaped mounting table and a strain gauge are used in combination as the load detecting means, but it goes without saying that other means can be used instead. For example, the mounting table may not be in the form of a column, but may be in the form of a pulling ring, or may be a structure in which a simple plate is supported at both ends. Further, a means using a spring or the like without using a strain gauge may be used.

次いで、本発明の動作を第２図を用いて説明する。第
２図は本発明の手順を示すフローチャートである。ま
ず、HIP処理前における被処理体７の質量Ａを計測する
〔ステップ11:以下S11と略す。〕この計測は、全く別の
重量計測装置を用いても良いが、前記被処理体重量演算
手段24を用いるのが望ましい。Next, the operation of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of the present invention. First, the mass A of the processing target 7 before the HIP processing is measured [Step 11: S11 is hereinafter abbreviated. For this measurement, a completely different weight measuring device may be used, but it is preferable to use the object weight calculating means 24.

次いで、被処理体７を載置台８に載置し〔S12〕、HIP
処理を開始する。Next, the object 7 is mounted on the mounting table 8 [S12], and the HIP
Start processing.

HIP処理開始後、圧力計13により処理室４内の圧力Ｐ
を計測する〔S13〕とともに、熱電対11および熱電交換
器21により被処理体７近傍の温度Ｔを計測する〔S1
4〕。処理室４内は、圧媒ガスの対流により上部が高温
で下部が低温であるという温度分布ができるが、被処理
体７の浮力に影響するのは被処理体７の近傍の圧媒ガス
だけであるので、被処理体７の近傍の温度を計測すれば
よいのである。次いで、この圧力信号Ｐと温度信号Ｔと
により圧媒ガスの密度ρを演算する〔S15〕。HIP処理
は、通常、圧媒ガスとしてアルゴンガスを用いて、1000
℃以上かつ1000kgf/cm2以上の高温高圧でおこなわれ
る。かかる高温高圧状態におけるアルゴンガスの密度
は、温度圧力に対し第６図に示すような関数となる。こ
の密度を演算するにあたっては、適当な間隔で温度・圧
力におけるアルゴンガスの密度の値を予めテーブルとし
て保持しておき、このテーブルを利用して演算するのが
簡便である。After the start of the HIP processing, the pressure P in the processing chamber 4 is measured by the pressure gauge 13.
[S1], and the temperature T near the object 7 is measured by the thermocouple 11 and the thermoelectric exchanger 21 [S1].
Four〕. In the processing chamber 4, the temperature distribution is such that the upper part is high temperature and the lower part is low temperature due to the convection of the pressure medium gas. However, only the pressure medium gas near the processing object 7 affects the buoyancy of the processing object 7. Therefore, the temperature in the vicinity of the processing target 7 may be measured. Next, the density ρ of the pressure medium gas is calculated from the pressure signal P and the temperature signal T [S15]. HIP treatment is usually performed using argon gas
It is performed at a high temperature and pressure of 1000 ° C or more and 1000 kgf / cm 2 or more. The density of the argon gas in such a high temperature and high pressure state has a function as shown in FIG. 6 with respect to the temperature and pressure. In calculating this density, it is convenient to hold the values of the density of the argon gas at the temperature and pressure at appropriate intervals in advance as a table, and to calculate using this table.

S13〜S15で圧媒ガスの密度を演算するとともに、スト
レインゲージ10および歪み量検出手段23により、コラム
状の載置台８の歪み量εを計測し〔S16〕、この歪み量
εから被処理体７の重量Ｂを演算する〔S17〕。この演
算は、歪み量εが弾性限度範囲において下記（１）式で
あらわされることから下記（１）式を用いておこなう。
ここで、ＳおよびＥは定数である。In steps S13 to S15, the density of the pressurized gas is calculated, and the strain gauge 10 and the strain detecting means 23 measure the strain ε of the column-shaped mounting table 8 [S16]. 7 is calculated [S17]. This calculation is performed using the following equation (1) since the strain amount ε is expressed by the following equation (1) within the elastic limit range.
Here, S and E are constants.

Ｂ＝Ｓ×Ｅ×ε ……（１） S:載置台８のコラムの断面積 E:ヤング率 S13〜S15とS16〜S17は並列的に処理するのが望まし
い。B = S × E × ε (1) S: sectional area of the column of the mounting table 8 E: Young's modulus It is desirable to process S13 to S15 and S16 to S17 in parallel.

次いで、S11で計測したHIP処理前における被処理体７
の質量Ａと、S15で演算した圧媒ガスの密度ρと、S17で
演算した被処理体７の重量Ｂとにより、下記（２）式に
従い圧媒ガスの密度Ｃを演算する〔S18〕。この（２）
式は、圧媒ガスに対する被処理体７の浮力の関係から導
かれたものである。Next, the object 7 before the HIP processing measured in S11
Then, the density C of the pressure medium gas is calculated according to the following equation (2) from the mass A of the pressure, the density ρ of the pressure medium gas calculated in S15, and the weight B of the object 7 calculated in S17 [S18]. This (2)
The formula is derived from the relationship of the buoyancy of the object 7 to the pressure medium gas.

Ｃ＝A/（（Ａ−Ｂ）×ρ） ……（２） この後、この圧媒ガスの密度Ｃを表示する〔S19〕。H
IP処理が終了するまで、S13〜S19の処理を繰り返す。C = A / ((AB) × ρ) (2) Thereafter, the density C of the pressurized gas is displayed [S19]. H
Until the IP processing ends, the processing of S13 to S19 is repeated.

以上述べた第２図による方法でも十分に、HIP処理の
進行状態をモニタすることができるのであるが、上記S1
7を第３図に示すような手順にするとより精度良く被処
理体７の重量Ｂを演算することができる。Although the method of FIG. 2 described above can sufficiently monitor the progress of the HIP process,
If the procedure of FIG. 7 is changed as shown in FIG. 3, the weight B of the object 7 can be calculated more accurately.

第３図は、請求項４記載の発明の手順を示すフローチ
ャートである。同図において、被処理体７の重量Ｂを演
算するにあたって、まずストレインゲージ10近傍の温度
ｔを計測する〔S171〕。この温度計測には、ストレイン
ゲージ10近傍に熱電対を配せばよい。次いで、この計測
した温度ｔと前記S13で計測した圧力Ｐとから、該温度
ｔおよび圧力Ｐにおけるストレインゲージ10の歪み補正
量ε′を演算する〔S172〕。この歪み補正量ε′は、該
温度ｔおよび圧力Ｐにおける無負荷時の歪み量であっ
て、温度ｔと圧力Ｐとをパラメータとする関数であらわ
される。実際にこの演算をするにあたっては、第５図に
示すようなテーブルを予め作成しておき、このテーブル
を用いて歪み補正量ε′を求めればよい。FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the invention according to claim 4. In the figure, when calculating the weight B of the object to be processed 7, first, the temperature t near the strain gauge 10 is measured [S171]. For this temperature measurement, a thermocouple may be arranged near the strain gauge 10. Next, from the measured temperature t and the pressure P measured in S13, a distortion correction amount ε 'of the strain gauge 10 at the temperature t and the pressure P is calculated [S172]. The distortion correction amount ε ′ is the amount of distortion at the temperature t and the pressure P under no load, and is represented by a function using the temperature t and the pressure P as parameters. In actually performing this calculation, a table as shown in FIG. 5 may be created in advance, and the distortion correction amount ε ′ may be obtained using this table.

次いで、S16で計測した歪み量εと、歪み補正量ε′
とにより歪み量の補正演算を下記（３）式に従っておこ
なう〔S173〕。Next, the distortion amount ε measured in S16 and the distortion correction amount ε ′
Then, the correction calculation of the distortion amount is performed according to the following equation (3) [S173].

ε＝ε−ε′ ……（３） 最後に、この補正演算した歪み量εを用いて、（１）
式に従い被処理体７の重量Ｂを演算する〔S174〕。.epsilon. =. epsilon .-. epsilon. '(3) Finally, using the corrected distortion amount .epsilon.
The weight B of the object 7 is calculated according to the equation [S174].

なお、請求項３記載の発明は、前記S171の温度を計測
するステップを省略し、圧力だけで歪み量の補正演算を
するものである。これは、ストレインゲージ10近傍は、
処理室４下部の低温部であり、あまり温度が歪み量εに
影響を及ぼさないことから、このステップを省略し、演
算を簡単ならしめたものである。According to the third aspect of the present invention, the step of measuring the temperature in step S171 is omitted, and the correction calculation of the distortion amount is performed only by the pressure. This means that near the strain gauge 10
Since this is a low-temperature portion below the processing chamber 4 and the temperature does not significantly affect the strain amount ε, this step is omitted and the calculation is simplified.

第５図に示す表を作成する方法を第４図を用いて説明
する。第４図はこの手順を示すフローチャートである。
同図において、まず、S31〜S33で被処理体７近傍の温度
Tnを設定するとともに、S34〜S36で処理室４内の圧力Pn
を設定する。ここで、S31〜S33とS34〜S36は並列的にお
こなうのが望ましい。次いで、この温度Tnおよび圧力Pn
におけるストレインゲージ10近傍の温度tnを計測する
〔S37〕とともに、この時点における歪み量ε′ｎ計測
し〔S38〕、その値をテーブルとして第５図に示すよう
にストアする〔S39〕。A method for creating the table shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing this procedure.
In the figure, first, in S31 to S33, the temperature near the object 7
Sets the T n, the pressure P n of the processing chamber 4 in S34~S36
Set. Here, S31 to S33 and S34 to S36 are desirably performed in parallel. Then, the temperature T n and the pressure P n
With measuring the temperature t n of the strain gauges 10 near [S37] in the distortion quantity epsilon 'n measured [S38] at this point, to store as shown in Figure 5 that value as a table [S39].

この手順を、表作成に必要とするデータの数だけおこ
なえば良いのである。This procedure needs to be performed for the number of data required for table creation.

（発明の効果） この発明によれば、HIP処理中の被処理体の密度を演
算し、この密度によりHIP処理の進行状態をモニタする
ので、HIP処理の進行状態をリアルタイムで高精度にモ
ニタすることができる。(Effects of the Invention) According to the present invention, the progress of the HIP processing is monitored in real time with high accuracy because the density of the object to be processed during the HIP processing is calculated and the progress of the HIP processing is monitored based on this density. be able to.

また、この発明によれば、ディラトメータを用いるこ
となく、HIP処理の進行状態をモニタできるので、装置
構成を簡単にでき、HIP装置を安価かつ信頼性の高いも
のにすることができる。Further, according to the present invention, since the progress of the HIP process can be monitored without using a dilatometer, the device configuration can be simplified, and the HIP device can be made inexpensive and highly reliable.

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の請求項２記載の発明の構成を示す概念
図、第２図は本発明の手順を示すフローチャート、第３
図は請求項４記載の発明の手順を示すフローチャート、
第４図は請求項４記載の発明の演算に用いるテーブル作
成の手順を示すフローチャート、第５図は請求項４記載
の発明の演算に用いるテーブル、第６図はアルゴンガス
の密度を示すグラフ、第７図は本発明に用いる載置台の
一例の正面図、第８図は従来のHIP装置を示す正断面図
である。 １……圧力容器、２……上蓋、３……下蓋、４……処理
室、７……被処理体、８……載置台、10……ストレイン
ゲージ、11……熱電対、13……圧力計。22……圧媒ガス
密度演算手段、24……被処理体重量演算手段、26……被
処理体密度演算手段。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of the invention according to claim 2 of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of the present invention,
The figure is a flowchart showing the procedure of the invention described in claim 4,
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for creating a table used in the calculation of the invention according to claim 4, FIG. 5 is a table used in the calculation of the invention according to claim 4, FIG. 6 is a graph showing the density of argon gas, FIG. 7 is a front view of an example of a mounting table used in the present invention, and FIG. 8 is a front sectional view showing a conventional HIP device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pressure container, 2 ... Upper lid, 3 ... Lower lid, 4 ... Processing chamber, 7 ... Workpiece, 8 ... Mounting table, 10 ... Strain gauge, 11 ... Thermocouple, 13 ... ... pressure gauge. 22 ... pressure medium gas density calculation means, 24 ... workpiece weight calculation means, 26 ... workpiece density calculation means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 正一 兵庫県神戸市須磨区竜が台６丁目１番地 の10 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F27B 17/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shoichi Ueda 6-1, 1-1 Ryudai, Ryu, Suma-ku, Kobe-shi, Hyogo (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F27B 17/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】圧力容器（１）と、該圧力容器の上下開口
部に嵌合された上下蓋（２）（３）とにより画成される
処理室（４）内に被処理体（７）を配し、該被処理体
（７）に高温高圧の圧媒ガスを作用させる熱間静水圧加
圧方法において、 熱間静水圧加圧処理中に、処理室（４）内の圧力と被処
理体（７）近傍の温度とを計測し、該計測した圧力と温
度とから該圧力および温度における圧媒ガスの密度を演
算し、 被処理体（７）と下蓋（３）との間に配置された荷重検
出手段により、熱間静水圧加圧処理中における被処理体
（７）の重量を計測し、 該計測した被処理体（７）の重量と、前記演算した圧媒
ガスの密度と、予め熱間静水圧加圧処理前に計測した被
処理体（７）の質量とから、熱間静水圧加圧処理中の被
処理体（７）の密度を演算し、熱間静水圧加圧処理の進
行状態をモニタすることを特徴とする熱間静水圧加圧方
法。An object to be processed (7) is provided in a processing chamber (4) defined by a pressure vessel (1) and upper and lower lids (2) and (3) fitted into upper and lower openings of the pressure vessel. ) Is arranged, and a high-temperature and high-pressure pressurized gas is applied to the object to be processed (7), wherein the pressure in the processing chamber (4) is reduced during the hot isostatic pressure processing. The temperature in the vicinity of the object (7) is measured, the density of the pressurized gas at the pressure and temperature is calculated from the measured pressure and temperature, and the density of the pressure medium gas at the pressure and temperature is calculated. The weight of the object to be processed (7) during the hot isostatic pressurization process is measured by the load detecting means disposed therebetween, and the measured weight of the object to be processed (7) and the calculated pressure medium gas are measured. From the density of the object (7) and the mass of the object (7) measured before the hot isostatic pressing, the density of the object (7) during the hot isostatic pressing is calculated. And, hot isostatic pressurizing method, characterized by monitoring the progress of the hot isostatic pressure treatment. 【請求項２】荷重検出手段が、被処理体（７）を載置す
る載置台（８）と、該載置台（８）に接続されたストレ
インゲージ（10）とからなり、該ストレインゲージ（1
0）により検出された前記載置台（８）の歪み量から熱
間静水圧加圧処理中における被処理体（７）の重量を計
測することを特徴とする請求項１記載の熱間静水圧加圧
方法。2. A load detecting means comprising: a mounting table (8) on which an object to be processed (7) is mounted; and a strain gauge (10) connected to the mounting table (8). 1
2. The hot isostatic pressure according to claim 1, wherein the weight of the object to be processed during the hot isostatic pressing process is measured from the amount of distortion of the mounting table detected by the method. Pressurization method. 【請求項３】前記計測した処理室（４）内の圧力によ
り、ストレインゲージ（10）の歪み量を補正演算するこ
とを特徴とする請求項２記載の熱間静水圧加圧方法。3. The hot isostatic pressurization method according to claim 2, wherein the strain amount of the strain gauge (10) is corrected and calculated based on the measured pressure in the processing chamber (4). 【請求項４】載置台（８）近傍の温度を計測し、該計測
した載置台（８）近傍の温度と前記計測した処理室
（４）内の圧力とにより、ストレインゲージ（10）の歪
み量を補正演算することを特徴とする請求項２記載の熱
間静水圧加圧方法。4. A strain gauge (10) which measures the temperature in the vicinity of the mounting table (8) and which is measured by the measured temperature in the vicinity of the mounting table (8) and the measured pressure in the processing chamber (4). 3. The hot isostatic pressing method according to claim 2, wherein the amount is corrected and calculated.
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