JPH01111803A - 異形管体内面のライニング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラスチック射出成形機や押出成形機のシリ
ンダ等として使用される異形管体の内面にライニング層
を形成する方法に関する。

〔従来の技術〕

金属粉末、セラミック粉末、または金属とセラミックの
混合粉末をライニング材とし、ライニング層を形成しよ
うとする部材の表面に、前記粉体ライニング材のＮ（粉
体充填層）を形成し、ついでその粉体充填層を加圧下に
焼結して緻密な焼結組織を有するライニング層（焼結ラ
イニング層）を形成することは公知である。その加圧焼
結を熱間静水圧加圧焼結法により行うことは、ライニン
グ層の高緻密化、およびライニング層と部材との接合の
強化等の点で有利であり、特に部材がプラスチック射出
成形機のシリンダ等のように異形状を有するものである
場合にもライニング材層の全体に亘って均一な加圧力を
作用させて焼結を達成することができるという利点があ
る。

第４図はプラスチック射出成形機用シリンダを示してい
る。シリンダ（１０）は、直管本体（１０ａ）の壁面に
ホッパ取付孔として形成された開孔部（１０ｂ）を有す
る異形管体である。このシリンダ（１０）の本体（１０
ａ）内面および開孔部（１０ｂ）内面にライニング層を
形成する方法を第５図および第６図により説明すると、
（１１０）および（１２０）は芯金、（２０Ｐ）は粉末
ライニング材充填層であり、第５図に示すように、芯金
（１１０）は本体（１０ａ）内径より小さい外径を有す
る柱状体で、本体（１０ａ）に貫入されて本体内側に空
隙（Ｇ１）を画成する。芯金（１２０）は開孔部（１０
ｂ）の内径より小さい外径を有するブロックであり開孔
部（１０ｂ）内に挿入され、前記芯金（１１０）表面に
着座して開孔部（１０ｂ）内側に空隙（Ｇ２）を形成す
る。芯金（１１０）　（１２０’）により、本体（１０
ａ）および開孔部（１０ｂ）の内側に画成された空隙（
Ｇｌ）（０２）内に粉末ライニング材を装入し、第６図
に示すように粉末ライニング材充填層（２０Ｐ）を形成
したうえ、本体（１０ａ　）の両端に蓋材（１３Ｌ１３
２）を、開孔部（１０ｂ）端面には蓋材（１３３）をそ
れぞれ溶接（ｗ）等により取付けて封止する。ついで、
蓋材に設けられている脱気孔（１４０）を介して粉末ラ
イニング材充填層（ＩＯＰ）内を真空脱気し、脱気後、
脱気孔（１４０）を密封したうえ、熱間静水圧加圧焼結
装置に導入し、圧力媒体を介して管体の外面に加えられ
る高圧下刃の作用下に、粉末ライニング材充填層（２０
Ｐ）を焼結させる。焼結前の粉末ライニング材充填層（
２０Ｐ）の充填率は、その充填方法にもよるが、通常５
０〜７０％程度であり、従って上記加圧焼結においては
３０〜５０％の体積収縮を生じる。こうして、本体（１
０ａ）および開孔部（１０ｂ）の内面に緻密な焼結組織
を有する焼結ライニング層（２０）が形成される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、上記工程を経て得られるシリンダは、第７図
に示すように、開孔部（１０ｂ）の位置する付近で屈曲
し、開孔部（１０ｂ）は窄まった形状を呈することが多
い。管体が単純な直管である場合は、このような変形の
問題はないが、管軸に非対称な形状をもつ異形管体では
、熱間静水圧加圧焼結工程における粉末ライニング材充
填層（２０Ｐ）の体積収縮に伴って管体に変形が生じる
。

上記シリンダの変形は、本体（１０ａ）の内外面および
開孔部（１０ｂ）内面に機械加工を施すことによりある
程度の修正は可能であるにしても、その加工代を多くと
らねばならないので、加工コストが高くつき、かつ材料
歩留の低下による損失も大きい。また、部材の形状によ
っては、機械加工による形状修正を行うことが不可能な
場合もある。

本発明は、異形管体に、上記のような変形を生じさせな
いでライニング層を形成することができるライニング方
法を提出するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、粉末ライニング材を用いて、異形管体の内面
に、熱間静水圧加圧焼結法により焼結ライニング層を形
成する方法において、 熱間静水圧加圧焼結過程でライニング層の体積収縮に伴
う収縮変形が生じる部分の管体内面には、粉末ライニン
グ材の）容射層または溶接肉盛層を形成し、残余の部分
の管内面には粉末ライニング材の充填層を形成し、つい
で熱間静水圧加圧焼結法により前期溶射層または溶接肉
盛層および充填層を焼結することを特徴としている。

粉末ライニング材の充填層の充填率は前記のように約５
０〜７０％であり、熱間静水圧加圧焼結において、３０
〜５０％の体積収縮を生じ、他方溶射層または溶接肉盛
層の充填率は約９５％以上と高く。熱間静水圧加圧焼結
において生じる体積収縮は約５％以下と僅少である。従
って、熱間静水圧加圧焼結におけるライニング材の収縮
に伴って管体に生じる収縮応力は、ライニング材が充填
層として与えられている部分において大きく、溶射層ま
たは溶接肉盛層として与えられている部分では、著しく
小さい。

以下、本発明方法について、実施例を示す第１図を参照
して説明する。同図は、前記第４図に示した異形管体の
本体（１０ａ）および開孔部（１０ｂ）の内面にライニ
ング層を形成する例であり、第６図における部材と同一
の部材には同じ符号を付している。

図中、（２０ｍ）は粉末ライニング材の溶射層または溶
接肉盛層である。すなわち、開孔部（１０ｂ）の内面に
は、粉末ライニング材が溶射層または溶接肉盛層として
与えられている。他方、本体（１０ａ）の内面の粉末ラ
イニング材は前記第６図の場合と同じように充填層（２
０Ｐ）として与えられる。

本体（１０ａ）内面の粉末ライニング材充填層（２０Ｐ
）は、前記第６図の場合と同じように、本体（１０ａ）
内面と、これに貫入された芯金（１１０）との間に画成
される空隙内に粉末ライニング材を装填することにより
形成される。一方、開孔部（１０ｂ）の内面に与えられ
る溶射層または溶接肉盛層（２０ｍ）は、開孔部（１０
ｂ）内に芯金（１２０）を挿入するに先立って、芯金（
１２０）の表面に、または開孔部（ｆｏｂ）の内面に粉
末ライニング材を溶射して形成することができる。

なお、粉末ライニング材の充填層（２０Ｐ）と溶射層ま
たは溶接肉盛層（２０ｍ）とは、前記のように熱間静水
圧加圧焼結時の体積収縮率が異なるので、充填層（２０
Ｐ）と溶射層または溶接肉盛層（２０ｍ）の層厚は、所
定の層厚の焼結ライニング層が形成されるように、それ
ぞれの体積収縮率を見込んで決定される。

上記のように、本体（１０ａ）内面には粉末ライニング
材充填層（２０Ｐ）を、開孔部（１０ｂ）内面には溶射
層または溶接肉盛層（２０ｍ）をそれぞれ形成したうえ
、本体（１０ａ）両端部および開孔部端面に蓋材（１３
１）　（１３２）　（１３３）を取付け、真空脱気後、
熱間静水圧加圧焼結に付して、充填［（２０Ｐ）および
溶射層または溶接肉盛層（２０ｍ）の加圧焼結を行なう
。

焼結完了後、蓋材（１３１）　（１３２）　（１３３）
を取りはずして第２図に示すように、本体（１０ａ）内
面および開孔部（１０ｂ）内面に所定の層厚の焼結ライ
ニング層（２０）を有する異形管体が得られる。その管
体には、前記第７図に示すような、開花部（１０ｂ）の
縮径や本体（１０ａ）の屈曲等の変形は殆んどない。む
ろん形成された焼結ライニング層（２０）は緻密であり
、管体内面との接合、および溶射層または溶接肉盛層で
あった部分と充填層であった部分との境界における接合
も良好である。

第３図は、Ｔ字型継手管等のように、本体（１０ａ）と
その本体から支管として突出している開孔部（１０ｂ）
を備えた異形管体の内面に本発明方法により焼結ライニ
ング層（２０）を形成した例を示している。この場合に
も、その焼結ライニング６　（２０）は、第１図と同じ
ように、本体（１０ａ）の内面には、粉末ライニング材
を充填層として与え、本体（１０ａ）壁面から突出する
支管である開孔部（１０ｂ）の内面には粉末ライニング
材の溶射層または溶接肉盛層を与えたうえ、熱間静水圧
加圧焼結を行うことにより形成することができる。

上記説明から明らかなように、本発明は、粉末ライニン
グ材を、管体内面のある部分に対しては充填層として与
え、また他の部分には、充填層よりも著しく充填率の高
い溶射層または溶接肉盛層として与えることにより、熱
間静水圧加圧焼結時に生じるライニング材の体積収縮を
管体全体においてバランスさせて管体に生じる収縮変形
を緩和・解消するものである。従って、ライニング材を
充填層として与える部分と溶射層または溶接肉盛層とし
て与える部分とは管体の形状に応じて個々に決定され、
その管体の形状により溶射層または溶接肉盛層および充
填層のそれぞれを複数の個所にわたって交互に付与する
場合もあることはいうまでもない。

なお、粉末ライニング材の材質の選択に本質的な制限は
なく、耐摩耗合金や耐熱合金等の各種金属の粉末、炭化
物系、酸化物系、窒化物系等の各種セラミック粉末、ま
たはこれらの金属粉末とセラミック粉末を適宜の割合で
配合した混合粉末等を、管材の用途、焼結ライニング層
の要求特性等に応じて任意に使用することができる。

〔作用〕

本発明は、粉末ライニング材を、管体の形状に応じて、
充填層と、それより充填率の高い溶射層または溶接肉盛
層として与えることとしたので、熱間静水圧加圧焼結に
おけるライニング材の収縮が管体の全体においてバラン
スし、管体が異形状であることに因る管体の収縮変形が
緩和される結果、管体の内面全体に粉末ライニング材を
充填層として与えた場合のような管体の変形を伴わずに
緻密な焼結組織を有するライニング層が形成される。

前記説明では管体の直管部が一軸管形状である例を挙げ
たが、例えば押出成形機における二軸管（双胴）形状を
有するものである場合についても全く同様に本発明を適
用することにより同様の効果が奏せられることは明らか
である。

〔実施例］ 第４図に示す異形管体（シリンダ）の内面に対し、第１
図に示すように、その本体（１０ａ）内面には芯金（１
１０）を挿入して粉末ライニング材の充填層（２０Ｐ）
を与え、開孔部（１０ｂ）の内面には、芯金（１２０）
に形成した溶射層または溶接肉盛層（２０ｍ）を与え、
熱間静水圧加圧焼結を行うことにより、ライニング材を
焼結させる。

（１）異形管体 （１）材質：炭素鋼（３４５Ｃ） （１１）管サイズ二本体内径２８ｍｍ、肉厚２１ｍｍ、
管長：６５０ｍｍ。

（ｉｉｉ　）開孔部：内径２８ｍ＋ｎ （Ｉ［）ライニング材 Ｎｉ基合金粉末（７３％Ｎｉ−１４％Ｃｒ−３％Ｂ）平
均粒径：４０μｍ 充填層の充填率：６６％ 溶射層または溶接肉盛層の充填率：９８％（ＩＩ［）熱
間静水圧加圧焼結 加圧カニ　１０００ｋｇ　／　ｃ＋ａ 温度：９５０°Ｃ 上記製造条件のもとに、管体内面に焼結組織を有するラ
イニング層を形成した。その層厚は２＋ｎｍである。

且１月舛 本体（１０ａ）内面および開孔部（１０ｂ）内面に粉末
ライニング材を、第６図に示すように充填Ｊｆｆｌ　（
２０Ｐ）として付与した点を除いて実施例と同一の条件
で、管体内面に焼結ライニング層（層厚：２ｍｍ）を形
成した。

上記実施例および比較例により形成されたライニング層
（焼結体）は、いずれも高緻密であり、かつ管体内面と
の接合状態も良好であるが、比較例の異形管体は第７図
に示すごとき変形が生じており、機械加工による形状修
正は不可能であるのに対し、実施例の異形管体の変形は
極めて少なく、加工代約１　ｍｍの機械加工を加えるご
とにより、設計形状に仕上げることができた。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば、異形管体の内面に、管体の変形を
生じさせることなく、緻密で管体との接合の良好な焼結
ライニング層を形成することができる。従って、管体の
変形による不良品の発生は皆無となり、また設計形状に
修正するための機械加工代も少なくてすみ、加工コスト
が削減されると共に、材料Ｉｒ！失も少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図〔Ｉ〕は本発明のライニング方法の例を示す軸方
向断面図、第１図（ＩＴ）は同図（１）のＡ−Ａ断面図
、第２図、第３図は本発明によりライニングされた異形
管体の例を示す軸方向断面図、第４図はライニング前の
異形管体の例を示す軸方向断面図、第５図、第６図（１
）は従来のライニング方法を説明する軸方向断面図、第
６図（ＩＩ）は同図（１）のＢ−Ｂ断面図、第７図は従
来法によりライニングされた異形管体の変形状態の例を
示す軸方向断面図である。 １０：異形管体、１０ａ：本体、１０ｂ：開孔部、２０
ニライニング層（焼結）　、２０Ｐ　：粉末ライニング
材充填層、２０ｍ：粉末ライニング溶射層または溶接肉
盛層、１１０．１２０：芯金。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉末ライニング材を用いて、異形管体の内面に、
   熱間静水圧加圧焼結法により焼結ライニング層を形成す
   る方法において、 熱間静水圧加圧焼結過程でライニング層の体積収縮に伴
   う収縮変形が生じる部分の管体内面には、粉末ライニン
   グ材の溶射層または溶接肉盛層を形成し、残余の部分の
   管内面には粉末ライニング材の充填層を形成し、ついで
   熱間静水圧加圧焼結法により前記溶射層または溶接肉盛
   層および充填層を焼結することを特徴とする異形管体内
   面のライニング方法。（２）異形管体が直管本体と該本
   体に形設されている開孔部とを有する異形管体であり、
   その開孔部の内面に粉末ライニング材の溶射層または溶
   接肉盛層を、直管本体の内面には粉末ライニング材の充
   填層を形成することを特徴とする上記第１項に記載の異
   形管体内面のライニング方法。