JPH01224570A - 高温高圧プレス機のプレスシリンダー - Google Patents
高温高圧プレス機のプレスシリンダーInfo
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- JPH01224570A JPH01224570A JP63050937A JP5093788A JPH01224570A JP H01224570 A JPH01224570 A JP H01224570A JP 63050937 A JP63050937 A JP 63050937A JP 5093788 A JP5093788 A JP 5093788A JP H01224570 A JPH01224570 A JP H01224570A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B30—PRESSES
- B30B—PRESSES IN GENERAL
- B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
- B30B15/02—Dies; Inserts therefor; Mounting thereof; Moulds
- B30B15/022—Moulds for compacting material in powder, granular of pasta form
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
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。
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、各種セラミックや超硬合金などの高温高圧下
の焼結成型などで用いる高温高圧プレス機のプレスシリ
ンダーに関するものである。
の焼結成型などで用いる高温高圧プレス機のプレスシリ
ンダーに関するものである。
従来の技術
従来、特殊なセラミックや超硬合金を製造する際に用い
る高温高圧プレス機は、第4図に示すように、受台1と
、この受台1の上に設置した人造黒鉛からなる円筒状の
外筒2と、この外筒2の内側に内周面に接して嵌合した
人造黒鉛材からなる一般にスリーブといわれる内筒3と
、この内筒3の内側に嵌合した人造黒鉛材からなる上下
2枚の押板4A、4Bおよび上側の押板4Aの上方の押
棒5とで形成したプレスシリンダーを備えている。この
高温高圧プレス機によりセラミックや超硬合金を焼結成
型する場合、上下2枚の押板4Aと4Bの間に被焼結成
型材料を装填し、真空中またはアルゴン、窒素などの非
酸化性の雰囲気中で押棒5により100 kg / a
m 2以上の圧力で加圧し、誘電加熱または人造炭素材
料による電気抵抗加熱により1000℃以上に加熱する
。ここで内筒3は焼結したセラミックや金属が内壁に付
着した場合、廃棄して新品と交換すればよく、これによ
り外筒2の内周面へのセラミックや金属の付着を防止し
て長期間使用を可能にしている。
る高温高圧プレス機は、第4図に示すように、受台1と
、この受台1の上に設置した人造黒鉛からなる円筒状の
外筒2と、この外筒2の内側に内周面に接して嵌合した
人造黒鉛材からなる一般にスリーブといわれる内筒3と
、この内筒3の内側に嵌合した人造黒鉛材からなる上下
2枚の押板4A、4Bおよび上側の押板4Aの上方の押
棒5とで形成したプレスシリンダーを備えている。この
高温高圧プレス機によりセラミックや超硬合金を焼結成
型する場合、上下2枚の押板4Aと4Bの間に被焼結成
型材料を装填し、真空中またはアルゴン、窒素などの非
酸化性の雰囲気中で押棒5により100 kg / a
m 2以上の圧力で加圧し、誘電加熱または人造炭素材
料による電気抵抗加熱により1000℃以上に加熱する
。ここで内筒3は焼結したセラミックや金属が内壁に付
着した場合、廃棄して新品と交換すればよく、これによ
り外筒2の内周面へのセラミックや金属の付着を防止し
て長期間使用を可能にしている。
ところで、上記のような1000℃以上の温度で高圧に
耐える材料としては、従来人造黒鉛材のほかには無かっ
たが、それにもかかわらず最近はさらに高圧条件に耐え
得るものが要望され1人造黒鉛材の外筒2の肉厚を厚く
することによる対応が考えられている。しかしなお強度
不足で、しかも著しく厚くする必要があり1重量が重く
て作業しに<<、かつ内部容積が小さくなり、収容量が
少なく非能率となっている。
耐える材料としては、従来人造黒鉛材のほかには無かっ
たが、それにもかかわらず最近はさらに高圧条件に耐え
得るものが要望され1人造黒鉛材の外筒2の肉厚を厚く
することによる対応が考えられている。しかしなお強度
不足で、しかも著しく厚くする必要があり1重量が重く
て作業しに<<、かつ内部容積が小さくなり、収容量が
少なく非能率となっている。
上記のような問題を改善するために、最近な開発された
炭素繊維強化炭素複合材(以下CRCという)を上記の
高温高圧プレス機におけるプレスシリンダーの外筒2に
用いることが試みられている。
炭素繊維強化炭素複合材(以下CRCという)を上記の
高温高圧プレス機におけるプレスシリンダーの外筒2に
用いることが試みられている。
なおこのCRCは比重が小さく、一般の人造黒鉛材に比
べて数倍の曲げ、引張り、衝撃などの強度を有し、さら
に非酸化性雰囲気中の高温での特性が他の材料よりも顕
著にすぐれているため、たとえばミサイル、ロケットな
どの部品、航空機のブレーキなどに使用されている。C
RCによる円筒状の外筒の作製は通常法のような手順で
行なう。すなわち炭素長繊維にフェノール樹脂、エポキ
シ樹脂あるいはフラン樹脂を含浸させて、所定の直径の
金属円筒に所定の幅(すなわち外筒の長さ)および厚さ
に巻付け、100℃〜200℃で硬化反応させ、金属円
筒を抜き取って円筒を形成した後、この円筒を1000
℃以上で焼成し、次いでさらにフェノール樹脂、エポキ
シ樹脂、あるいはフラン樹脂含浸−焼成を数回繰返す。
べて数倍の曲げ、引張り、衝撃などの強度を有し、さら
に非酸化性雰囲気中の高温での特性が他の材料よりも顕
著にすぐれているため、たとえばミサイル、ロケットな
どの部品、航空機のブレーキなどに使用されている。C
RCによる円筒状の外筒の作製は通常法のような手順で
行なう。すなわち炭素長繊維にフェノール樹脂、エポキ
シ樹脂あるいはフラン樹脂を含浸させて、所定の直径の
金属円筒に所定の幅(すなわち外筒の長さ)および厚さ
に巻付け、100℃〜200℃で硬化反応させ、金属円
筒を抜き取って円筒を形成した後、この円筒を1000
℃以上で焼成し、次いでさらにフェノール樹脂、エポキ
シ樹脂、あるいはフラン樹脂含浸−焼成を数回繰返す。
CRCからなる円筒の円周方向の引張強度は2500k
g/am”程度で、一般人造黒鉛材の約10倍以上であ
る。一方高温高圧プレス機のプレスシリンダーの外筒の
強度と内圧とには次式の関係があり、円周方向の引張強
度が強いことは高い内σt1絃=P(γ□′+γ、”)
/ (γ、′−18′)(ただしσt:円周方向の引
張強度、ρ:内圧、γ1:外半径、γ2:内半径)圧を
かけることができる。
g/am”程度で、一般人造黒鉛材の約10倍以上であ
る。一方高温高圧プレス機のプレスシリンダーの外筒の
強度と内圧とには次式の関係があり、円周方向の引張強
度が強いことは高い内σt1絃=P(γ□′+γ、”)
/ (γ、′−18′)(ただしσt:円周方向の引
張強度、ρ:内圧、γ1:外半径、γ2:内半径)圧を
かけることができる。
したがって、CRCからなる外筒2を用いることにより
、高温高圧でのセラミックや合金などの焼結成型を、従
来の高温高圧プレス機の場合より高い圧力を加えて実施
できるので、高密度の焼結体を得ることができ、かっ外
筒2の肉厚を薄くすることができて軽量となり、一方向
径を大きくすることができて容量が大きくなり生産性が
向上するなどの利点があることが知られている。
、高温高圧でのセラミックや合金などの焼結成型を、従
来の高温高圧プレス機の場合より高い圧力を加えて実施
できるので、高密度の焼結体を得ることができ、かっ外
筒2の肉厚を薄くすることができて軽量となり、一方向
径を大きくすることができて容量が大きくなり生産性が
向上するなどの利点があることが知られている。
発明が解決しようとする課題
しかしながらCRCの線膨脹係数が一般人造黒鉛材の線
膨脹係数に比べて小さい。その結果、外筒2の内側に嵌
合する人造黒鉛材の内筒3、上下2枚の押板4A、 4
B、押棒5が、温度上昇に基づく熱膨脹により寸法増大
した際、熱膨脹の少ないCRCからなる外筒2に圧縮応
力がかがり、限界をこえて破損することがあり、また前
記圧縮応力により外筒2が塑性変形して径が増大し、再
使用の際内筒3との嵌め合い間隙が大きくなって精密な
作業が困難となるなどの問題があり、このCRCからな
る外筒2は上記のような利点があるにもかかわらず実用
化が困難であった。
膨脹係数に比べて小さい。その結果、外筒2の内側に嵌
合する人造黒鉛材の内筒3、上下2枚の押板4A、 4
B、押棒5が、温度上昇に基づく熱膨脹により寸法増大
した際、熱膨脹の少ないCRCからなる外筒2に圧縮応
力がかがり、限界をこえて破損することがあり、また前
記圧縮応力により外筒2が塑性変形して径が増大し、再
使用の際内筒3との嵌め合い間隙が大きくなって精密な
作業が困難となるなどの問題があり、このCRCからな
る外筒2は上記のような利点があるにもかかわらず実用
化が困難であった。
本発明は上記のような問題を解決するもので、CRCか
らなる外筒を用いて、しかも人造黒鉛材などの耐熱性材
料からなる内筒あるいは押板、押棒との熱膨脹の差に起
因する破損などの生じることがない、高温高圧プレス機
のプレスシリンダーを提供することを目的とするもので
ある。
らなる外筒を用いて、しかも人造黒鉛材などの耐熱性材
料からなる内筒あるいは押板、押棒との熱膨脹の差に起
因する破損などの生じることがない、高温高圧プレス機
のプレスシリンダーを提供することを目的とするもので
ある。
課題を解決するための手段
上記の課題を課題を解決するために、第1発明の高温高
圧プレス機のプレスシリンダーは、炭素繊維゛強化炭素
複合材からなる外筒の内側に、耐熱性材料からなり長さ
方向に(I)式に示す幅Aのスリットを有する内筒を(
II)式に示す嵌め合い間隙Bで嵌合し、この内筒の内
側に耐熱性材料からなる上下2枚の押板と押棒を嵌合し
たものであり、第2発明の高温高圧プレス機のプレスシ
リンダーはさらに前記内筒の内周面を上部または下部の
いずれか一方が厚い15°以下の傾斜面とし、この内筒
と押板および押棒との間に内筒の内周面に接して、この
内周面の傾斜とは逆傾斜の外周面を有し少なくとも1本
の長さ方向のスリットを設けた耐熱性材料からなる補助
内筒を嵌合したものである。
圧プレス機のプレスシリンダーは、炭素繊維゛強化炭素
複合材からなる外筒の内側に、耐熱性材料からなり長さ
方向に(I)式に示す幅Aのスリットを有する内筒を(
II)式に示す嵌め合い間隙Bで嵌合し、この内筒の内
側に耐熱性材料からなる上下2枚の押板と押棒を嵌合し
たものであり、第2発明の高温高圧プレス機のプレスシ
リンダーはさらに前記内筒の内周面を上部または下部の
いずれか一方が厚い15°以下の傾斜面とし、この内筒
と押板および押棒との間に内筒の内周面に接して、この
内周面の傾斜とは逆傾斜の外周面を有し少なくとも1本
の長さ方向のスリットを設けた耐熱性材料からなる補助
内筒を嵌合したものである。
A=α・T−D・π・(C2−C□)・・・・・・(I
)B=β・T−D・(C,−C工)・(C2−C1)・
・・・・・・・・・・・(II)(ただしAニスリソ8
幅■、B:嵌め合い間隙I。
)B=β・T−D・(C,−C工)・(C2−C1)・
・・・・・・・・・・・(II)(ただしAニスリソ8
幅■、B:嵌め合い間隙I。
α: 0.05〜2.0、β:0.1〜2.0、T:温
度℃、D:内筒の外径mm、C工:炭素繊維強化炭素複
合材の線膨脹係数、C2:内筒の耐熱性材料の線膨脹係
数。) 第1発明および第2発明の高温高圧プレス機のプレスシ
リンダーにおいて、外筒を形成する炭素繊維強化炭素複
合材(CRC)で用いる炭素繊維としては、炭素質繊維
と黒鉛質繊維のいずれでもよく、またアクリロニトリル
系、レーヨン系、ピッチ系、リグニン系あるいは熱硬化
樹脂系の炭素繊維のいずれも用いることができ、長繊維
、チョップストランド、二次元織物、三次元織物あるい
は不織布の形態で用いる。CRCの形成は、上記のよう
な形態の炭素繊維への熱硬化性樹脂の含浸と焼成を数回
繰返して行なう。熱硬化性樹脂は、たとえばフェノール
樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂あるいはポリイミド樹
脂などを用いる。CRCからなる外筒の成形の好ましい
手順は、ピッチ系、アクリロニトリル系などの炭素長繊
維にフェノール樹脂などを含浸し、これを所定の直径の
金属円筒に所定の幅および厚さに巻付け、100℃〜2
00℃で硬化させ、金属円筒を抜き取って円筒を形成し
た後、この円筒を700℃以上で焼成し1次いでさらに
フェール樹脂などの含浸−焼成を数回繰返すことである
。炭素繊維はCRCの40%以上を占めることが望まし
い。
度℃、D:内筒の外径mm、C工:炭素繊維強化炭素複
合材の線膨脹係数、C2:内筒の耐熱性材料の線膨脹係
数。) 第1発明および第2発明の高温高圧プレス機のプレスシ
リンダーにおいて、外筒を形成する炭素繊維強化炭素複
合材(CRC)で用いる炭素繊維としては、炭素質繊維
と黒鉛質繊維のいずれでもよく、またアクリロニトリル
系、レーヨン系、ピッチ系、リグニン系あるいは熱硬化
樹脂系の炭素繊維のいずれも用いることができ、長繊維
、チョップストランド、二次元織物、三次元織物あるい
は不織布の形態で用いる。CRCの形成は、上記のよう
な形態の炭素繊維への熱硬化性樹脂の含浸と焼成を数回
繰返して行なう。熱硬化性樹脂は、たとえばフェノール
樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂あるいはポリイミド樹
脂などを用いる。CRCからなる外筒の成形の好ましい
手順は、ピッチ系、アクリロニトリル系などの炭素長繊
維にフェノール樹脂などを含浸し、これを所定の直径の
金属円筒に所定の幅および厚さに巻付け、100℃〜2
00℃で硬化させ、金属円筒を抜き取って円筒を形成し
た後、この円筒を700℃以上で焼成し1次いでさらに
フェール樹脂などの含浸−焼成を数回繰返すことである
。炭素繊維はCRCの40%以上を占めることが望まし
い。
一般にCRCは材料、製造方法などにより線膨脹係数が
異なり、また構造の異方性に基づきその線膨脹係数も異
方性であり、炭素繊維に対し直角方向は一般炭素材料と
殆んど同程度であるが、炭素繊維の方向に対しては1〜
3 Xl0−@/@にで人造゛黒鉛材に比べて2〜5割
小さい。
異なり、また構造の異方性に基づきその線膨脹係数も異
方性であり、炭素繊維に対し直角方向は一般炭素材料と
殆んど同程度であるが、炭素繊維の方向に対しては1〜
3 Xl0−@/@にで人造゛黒鉛材に比べて2〜5割
小さい。
次に内筒、補助内筒、押板、押棒を形成する耐熱性、材
料としては1人造黒鉛材、人工炭素材。
料としては1人造黒鉛材、人工炭素材。
CRC、セラミックなどを用い得るが、耐熱性1強度な
どの点から人造黒鉛材が好ましい。人造黒鉛材の原料と
しては、ピッチコークス、石油コークス、ハードコーク
スなどを用い、一般的にはコークスなどのフィラーとピ
ッチなどのバインダーとを混合し、押出しあるいは型込
めなどの方法により成形し、焼成して製造する。多くの
場合、黒鉛化といわれる約3000℃の高温処理を行な
う。このようにして製造した人造黒鉛材の線膨脹係数も
異方性で、押出し法では押出方向の方がこれに垂直な方
向より、ま、た型込め法では加圧方向に直角な方が加圧
方向よりそれぞれ約5割程度小さい。しかし最近は流体
を利用して周囲から均一に加圧した等方性のものが製造
されるようになり、この人造黒鉛材は線膨脹係数や電気
的、機械的強度に方向性を有しないので、高温高圧プレ
ス機用の材料として好適である。一般的に人造黒鉛材は
、温度により線膨脹係数が変化し、−例を示すと第1表
のとおりであり 第 1 表 前記外筒の内側には、上記(I)式に示す幅Aのスリッ
トを有する内筒を、上記(II)式に示す嵌め合い間隙
Bで嵌合する。(I)、(■)式中、C2−C□数値は
使用条件下での最も大きい値を採用することが望ましい
が、使用最高温度下での値を用いてもよ<、Tは使用温
度であるが、使用最高温度とすることが望ましく、また
α、βは内筒の耐熱性材料の圧縮強度によって適宜選択
し、圧縮強度が高い材料では1より小さい値でよいが、
一般には1前後が望ましい。
どの点から人造黒鉛材が好ましい。人造黒鉛材の原料と
しては、ピッチコークス、石油コークス、ハードコーク
スなどを用い、一般的にはコークスなどのフィラーとピ
ッチなどのバインダーとを混合し、押出しあるいは型込
めなどの方法により成形し、焼成して製造する。多くの
場合、黒鉛化といわれる約3000℃の高温処理を行な
う。このようにして製造した人造黒鉛材の線膨脹係数も
異方性で、押出し法では押出方向の方がこれに垂直な方
向より、ま、た型込め法では加圧方向に直角な方が加圧
方向よりそれぞれ約5割程度小さい。しかし最近は流体
を利用して周囲から均一に加圧した等方性のものが製造
されるようになり、この人造黒鉛材は線膨脹係数や電気
的、機械的強度に方向性を有しないので、高温高圧プレ
ス機用の材料として好適である。一般的に人造黒鉛材は
、温度により線膨脹係数が変化し、−例を示すと第1表
のとおりであり 第 1 表 前記外筒の内側には、上記(I)式に示す幅Aのスリッ
トを有する内筒を、上記(II)式に示す嵌め合い間隙
Bで嵌合する。(I)、(■)式中、C2−C□数値は
使用条件下での最も大きい値を採用することが望ましい
が、使用最高温度下での値を用いてもよ<、Tは使用温
度であるが、使用最高温度とすることが望ましく、また
α、βは内筒の耐熱性材料の圧縮強度によって適宜選択
し、圧縮強度が高い材料では1より小さい値でよいが、
一般には1前後が望ましい。
第2発明では前記内筒の内側に少なくとも1本の長さ方
向のスリットを設けた補助内筒を嵌合する。この場合内
筒の内周面を上部または下部のいずれか一方の肉厚が厚
い15°以下の傾斜面とし、この内筒の内周面に接して
内周面の傾斜とは逆に上部または下部のいずれか一方の
肉厚が薄い15゜以下の傾斜の外周面を有する補助内筒
を嵌合させており、内筒と補助内筒との嵌合の着脱が容
易である。傾斜が15’ を超えると内筒の上部または
下部や補助内筒の上部または下部の肉厚が薄くなり過ぎ
て破損する場合があり好ましくない。前記補助内筒は少
なくとも1本のスリットを有している。
向のスリットを設けた補助内筒を嵌合する。この場合内
筒の内周面を上部または下部のいずれか一方の肉厚が厚
い15°以下の傾斜面とし、この内筒の内周面に接して
内周面の傾斜とは逆に上部または下部のいずれか一方の
肉厚が薄い15゜以下の傾斜の外周面を有する補助内筒
を嵌合させており、内筒と補助内筒との嵌合の着脱が容
易である。傾斜が15’ を超えると内筒の上部または
下部や補助内筒の上部または下部の肉厚が薄くなり過ぎ
て破損する場合があり好ましくない。前記補助内筒は少
なくとも1本のスリットを有している。
このスリットは2本またはそれ以上でもよく、その場合
補助内筒は二つ割り、三つ割り・・・どなる。
補助内筒は二つ割り、三つ割り・・・どなる。
また前記補助内筒を内筒に嵌合する際、内筒のスリット
と補助内筒のスリットとが合致しないように位置決めす
ることが望ましい。さらに前記補助内筒の内周面には焼
結した屑が付着するため数回で使用できなくなることが
あって不経済であり、その対策として高さ長さ方向にた
とえば上、中。
と補助内筒のスリットとが合致しないように位置決めす
ることが望ましい。さらに前記補助内筒の内周面には焼
結した屑が付着するため数回で使用できなくなることが
あって不経済であり、その対策として高さ長さ方向にた
とえば上、中。
下段の3段に分割して、肩が付着した段部だけを交換す
るようにしてもよい。
るようにしてもよい。
本発明においては、内筒または補助内筒の内側の2枚の
押板の間に被焼結成型材料を装填し、加熱加圧する。前
記押板の内筒または補助内筒への嵌合は、通常0.1〜
0.2m隙間を設けることが望ましい。押棒は高強度が
要求されるが、CRCを用いることが多い。
押板の間に被焼結成型材料を装填し、加熱加圧する。前
記押板の内筒または補助内筒への嵌合は、通常0.1〜
0.2m隙間を設けることが望ましい。押棒は高強度が
要求されるが、CRCを用いることが多い。
作用
上記の構成からなる高温高圧プレス機のプレスシリンダ
ーは、異種材質の組合せで生じる熱膨脹の差を内筒の所
定幅Bのスリットと所定の嵌め合い間隙Bで吸収するこ
とができるので、外筒、内筒、補助内筒に大きな圧縮応
力がかがることがなく、したがって外筒、内筒、補助内
筒などが破損したり、塑性変形をおこすようなことがな
い。
ーは、異種材質の組合せで生じる熱膨脹の差を内筒の所
定幅Bのスリットと所定の嵌め合い間隙Bで吸収するこ
とができるので、外筒、内筒、補助内筒に大きな圧縮応
力がかがることがなく、したがって外筒、内筒、補助内
筒などが破損したり、塑性変形をおこすようなことがな
い。
実施例
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は第1発明の一実施例の高温高圧プレス機のプレ
スシリンダーにおける要部の一部切欠き1 正面図であ
る。第1図において、CRCからなる円筒状の外筒11
の内側に円筒状の耐熱性材料からなる内筒12を嵌合し
ている。この内筒12は長さ方向に前記(I)式で示す
所定の幅Aのスリット12Aを有し、かっ外筒11の内
周面11aと内筒12の外周面12aとの間に前記(n
)式で示す所定の嵌め合い間隙Bの間隔13をおいて嵌
合している。内筒12の内側には上下2枚の耐熱性材料
からなる押板14A、14Bを対向して配設し、かつ上
側の押板14Aの上方に耐熱性材料からなる押棒15を
配設している。16は受台である。
スシリンダーにおける要部の一部切欠き1 正面図であ
る。第1図において、CRCからなる円筒状の外筒11
の内側に円筒状の耐熱性材料からなる内筒12を嵌合し
ている。この内筒12は長さ方向に前記(I)式で示す
所定の幅Aのスリット12Aを有し、かっ外筒11の内
周面11aと内筒12の外周面12aとの間に前記(n
)式で示す所定の嵌め合い間隙Bの間隔13をおいて嵌
合している。内筒12の内側には上下2枚の耐熱性材料
からなる押板14A、14Bを対向して配設し、かつ上
側の押板14Aの上方に耐熱性材料からなる押棒15を
配設している。16は受台である。
上記第1図に示す高温高圧プレス機のプレスシリンダー
においては、上下2枚の押板14A 、 14Bと内筒
12の内周面、12bとの間に被焼結成型材料を装填し
、誘電加熱あるいは電気抵抗加熱などにより加熱し、か
つ押棒15で加圧して焼結成型する。その場合内筒12
が長さ方向に幅Aのスリット12Aを有し、かつ外筒1
1に嵌め合い間隙Bの間隙をおいて嵌合しているので、
線膨脹係数が小さいCRCからなる外筒11と線膨脹係
数がCRCより大きい耐熱性材料からなる内筒12との
加熱時の熱膨脹の差を。
においては、上下2枚の押板14A 、 14Bと内筒
12の内周面、12bとの間に被焼結成型材料を装填し
、誘電加熱あるいは電気抵抗加熱などにより加熱し、か
つ押棒15で加圧して焼結成型する。その場合内筒12
が長さ方向に幅Aのスリット12Aを有し、かつ外筒1
1に嵌め合い間隙Bの間隙をおいて嵌合しているので、
線膨脹係数が小さいCRCからなる外筒11と線膨脹係
数がCRCより大きい耐熱性材料からなる内筒12との
加熱時の熱膨脹の差を。
完全に吸収することができ、それにより加熱、加圧によ
って外筒11や内筒12に破損を生じたり塑性変形を来
たしたりするようなことがない。
って外筒11や内筒12に破損を生じたり塑性変形を来
たしたりするようなことがない。
次に第2図は第2発明の一実施例の高温高圧プレス機の
プレスシリンダーにおける要部の一部切欠き斜視図、第
3図は同高温高圧プレス機のプレスシリンダーの要部の
概略縦断面図である。第2図および第3図において、C
RCからなる円筒状の外筒21の内側に円筒状の耐熱性
材料からなる内筒22を嵌合している。この内筒22は
長さ方向に前記([)で示す所定の幅Aのスリット22
Aを有し、かつ外筒21の内周面21aと内筒22の外
周面22aとの間に前記(I1)式で示す所定の嵌め合
い間隙Bの間隔23を置いて嵌合している。さらに前記
内筒22の内周面22bは、上部が肉厚の15°以下の
傾斜角θの傾斜面である。この円筒22の内周面22b
の傾斜面に接して、その傾斜に対応して上部が肉薄の逆
傾斜の外周面を有する耐熱性材料からなる補助内筒24
を嵌合している。この補助内筒24は長さ方向に2本の
スリット、すなわち二つ費1で2個の半円筒状部24A
、 24Bで形成し、この2個の半円筒状部24A。
プレスシリンダーにおける要部の一部切欠き斜視図、第
3図は同高温高圧プレス機のプレスシリンダーの要部の
概略縦断面図である。第2図および第3図において、C
RCからなる円筒状の外筒21の内側に円筒状の耐熱性
材料からなる内筒22を嵌合している。この内筒22は
長さ方向に前記([)で示す所定の幅Aのスリット22
Aを有し、かつ外筒21の内周面21aと内筒22の外
周面22aとの間に前記(I1)式で示す所定の嵌め合
い間隙Bの間隔23を置いて嵌合している。さらに前記
内筒22の内周面22bは、上部が肉厚の15°以下の
傾斜角θの傾斜面である。この円筒22の内周面22b
の傾斜面に接して、その傾斜に対応して上部が肉薄の逆
傾斜の外周面を有する耐熱性材料からなる補助内筒24
を嵌合している。この補助内筒24は長さ方向に2本の
スリット、すなわち二つ費1で2個の半円筒状部24A
、 24Bで形成し、この2個の半円筒状部24A。
24Bの合せ目部分が前記内筒22のスリット22Aと
合致しないよう位置決めして嵌合している。補助内Wj
J24の内側には上下2枚の耐熱性材料からなる押板2
5A 、 25Bを対向して配設し、かつ上側の押板2
5Aの上方に耐熱性材料からなる押捺26を配設してい
る。27は受台である。
合致しないよう位置決めして嵌合している。補助内Wj
J24の内側には上下2枚の耐熱性材料からなる押板2
5A 、 25Bを対向して配設し、かつ上側の押板2
5Aの上方に耐熱性材料からなる押捺26を配設してい
る。27は受台である。
上記第2図および第3図に示す高温高圧プレス機のプレ
スシリンダーにおいては、上下2枚の押板25A 、
25Bと補助内筒24の内周面との間に被焼結成型材料
を装填し、誘導加熱あるいは電気抵抗加熱などにより加
熱し、かつ押捺26で加圧して焼結成型する。その場合
内筒22が長さ方向に幅Aのスリット12Aを有し、外
筒21に嵌め合い間隙Bの間隔23を置いて嵌合し、か
つ補助内筒24が2箇所の割れ目(合せ目)を有してい
るので、線膨脹係数が小さいCRCからなる外筒21と
線膨脹係数がCRCより大きい耐熱性材料からなる内筒
22および補助内筒24との加熱時の熱膨張の差を、完
全に吸収することができ、それにより加熱、加圧によっ
て外筒21、内筒22あるいは補助内筒24に破損を生
じたり塑性変形を来たしたりするようなことがなく、ま
たさらに内筒22の内側に補助内筒24を嵌合したこと
により、内筒22のスリット22Aから被焼結材料が流
れ出て外筒21の内周面21aに付着することを防止で
きる。
スシリンダーにおいては、上下2枚の押板25A 、
25Bと補助内筒24の内周面との間に被焼結成型材料
を装填し、誘導加熱あるいは電気抵抗加熱などにより加
熱し、かつ押捺26で加圧して焼結成型する。その場合
内筒22が長さ方向に幅Aのスリット12Aを有し、外
筒21に嵌め合い間隙Bの間隔23を置いて嵌合し、か
つ補助内筒24が2箇所の割れ目(合せ目)を有してい
るので、線膨脹係数が小さいCRCからなる外筒21と
線膨脹係数がCRCより大きい耐熱性材料からなる内筒
22および補助内筒24との加熱時の熱膨張の差を、完
全に吸収することができ、それにより加熱、加圧によっ
て外筒21、内筒22あるいは補助内筒24に破損を生
じたり塑性変形を来たしたりするようなことがなく、ま
たさらに内筒22の内側に補助内筒24を嵌合したこと
により、内筒22のスリット22Aから被焼結材料が流
れ出て外筒21の内周面21aに付着することを防止で
きる。
以上に上記実施例を具体的に説明する。
実施例1゜
上記の第1図に示す高温高圧プレス機のプレスシリンダ
ーを次のとおり形成した。ポリアクリロニトリル系炭素
長繊維にフェノール樹脂を含浸し、金属円筒に45°の
角度で巻付け、150°で10時間熱処理して硬化させ
た後、2000℃で焼成し、次にフェノール樹脂の含浸
と焼成を3回繰返して、線膨脹係数が3X10””/@
にであるCRCからなる外径100nyi、内径80n
m、長さ50mの円筒状の外筒11を形成し、比重1.
68、線膨脹係数が5XlO−’/°にで圧縮強度45
0kg/an”の人造黒鉛材を用いて形成した外径79
.6mm、内径75IIIIで長さ方向に幅が0.4i
nのスリット12Aを有する内筒12を、前記外筒11
に嵌合しく嵌め合い隙間0.4mm) 、さらにこの内
筒12の内側に前記人造黒鉛材を用いて直径74.9m
、厚さ10mmの2枚の押板14A 、 14Bと押棒
15を嵌合し、受台16上に取付けた。
ーを次のとおり形成した。ポリアクリロニトリル系炭素
長繊維にフェノール樹脂を含浸し、金属円筒に45°の
角度で巻付け、150°で10時間熱処理して硬化させ
た後、2000℃で焼成し、次にフェノール樹脂の含浸
と焼成を3回繰返して、線膨脹係数が3X10””/@
にであるCRCからなる外径100nyi、内径80n
m、長さ50mの円筒状の外筒11を形成し、比重1.
68、線膨脹係数が5XlO−’/°にで圧縮強度45
0kg/an”の人造黒鉛材を用いて形成した外径79
.6mm、内径75IIIIで長さ方向に幅が0.4i
nのスリット12Aを有する内筒12を、前記外筒11
に嵌合しく嵌め合い隙間0.4mm) 、さらにこの内
筒12の内側に前記人造黒鉛材を用いて直径74.9m
、厚さ10mmの2枚の押板14A 、 14Bと押棒
15を嵌合し、受台16上に取付けた。
上記のプレスシリンダーの押板14Aと14Bの間に被
焼結材料を装填し、押棒15で20)−ンの圧力を加え
て2000℃に昇温しで焼結成型した後、室温に冷却し
解体したところ、外筒11.内筒12.押板14A。
焼結材料を装填し、押棒15で20)−ンの圧力を加え
て2000℃に昇温しで焼結成型した後、室温に冷却し
解体したところ、外筒11.内筒12.押板14A。
14B、押棒15のいずれも全く破損などの異状は認め
られず、所望の焼結体を得ることができた。
られず、所望の焼結体を得ることができた。
比較例1゜
上記実施例1と全く同様に形成した外筒の内側に、実施
例1で用いたのと同様の人造黒鉛材を用いて形成した外
径9.98mm”、内径75mm、長さ55mmの内筒
を嵌合し、2000℃に昇温しで取出したところ1人造
黒鉛材の内筒が破損していた。
例1で用いたのと同様の人造黒鉛材を用いて形成した外
径9.98mm”、内径75mm、長さ55mmの内筒
を嵌合し、2000℃に昇温しで取出したところ1人造
黒鉛材の内筒が破損していた。
比較例2゜
上記実施例1と全く同様の手順で、同様のCRCからな
る外径100rIn、内径93+m+、長さ50mmの
外筒を形成して、この外筒の内側に実施例1で用いたと
同様の人造黒鉛材用いてを形成した外径92.99m、
長さ50mmの内筒を嵌合し、2000 ’Cに昇温し
、20℃へ冷却したところ、外筒の肉厚が薄く外筒。
る外径100rIn、内径93+m+、長さ50mmの
外筒を形成して、この外筒の内側に実施例1で用いたと
同様の人造黒鉛材用いてを形成した外径92.99m、
長さ50mmの内筒を嵌合し、2000 ’Cに昇温し
、20℃へ冷却したところ、外筒の肉厚が薄く外筒。
内筒共に破損は生じなかったが、外筒の外径が100.
2mmと大きくなり、塑性変形を起こしていた。
2mmと大きくなり、塑性変形を起こしていた。
実施例2゜
上記の第2図に示す高温高圧プレス機のプレスシリンダ
ーを次のとおり形成した。上記実施例1と全く同様に形
成した線膨脹係数が3XIO−’/″′にであるCRC
からなる外径370m、内径305mm、長さ450m
mの円筒状の外筒21に、見掛比重1.81.線膨脹係
数6 X 10”” / ’ K 、 圧41強度40
0kg/ an2(7)人造黒鉛材により形成した外径
304.2mm、内周面は上部内径285mm、下部内
径295膓で傾斜角40分に傾斜し、長さ方向に幅が2
.6ffI11のスリット22Aを有する内筒22を嵌
合しく嵌め合い隙間0.8+n++) 、さらにこの内
筒22の内周面の傾斜面に密接する外周面を有する内径
275.05nu、長さ450mmの前記人造黒鉛材か
らなる補助内筒24を、長さ方向に二つ割りにして前記
内筒22に嵌合し、さら−に補助内筒24の内側に前記
人造黒鉛材を用いて直径274.9+n、厚さ20nu
の2枚の押板25A 、 25Bと押棒26を嵌合し、
受台27上に取付けた。なお前記内筒22と補助内筒2
4との嵌合は、内筒22のスリット22Aと補助内筒2
4の二つ割の2個の半円筒状部24A、24Bの合せ目
部分が合致しないように行なった。
ーを次のとおり形成した。上記実施例1と全く同様に形
成した線膨脹係数が3XIO−’/″′にであるCRC
からなる外径370m、内径305mm、長さ450m
mの円筒状の外筒21に、見掛比重1.81.線膨脹係
数6 X 10”” / ’ K 、 圧41強度40
0kg/ an2(7)人造黒鉛材により形成した外径
304.2mm、内周面は上部内径285mm、下部内
径295膓で傾斜角40分に傾斜し、長さ方向に幅が2
.6ffI11のスリット22Aを有する内筒22を嵌
合しく嵌め合い隙間0.8+n++) 、さらにこの内
筒22の内周面の傾斜面に密接する外周面を有する内径
275.05nu、長さ450mmの前記人造黒鉛材か
らなる補助内筒24を、長さ方向に二つ割りにして前記
内筒22に嵌合し、さら−に補助内筒24の内側に前記
人造黒鉛材を用いて直径274.9+n、厚さ20nu
の2枚の押板25A 、 25Bと押棒26を嵌合し、
受台27上に取付けた。なお前記内筒22と補助内筒2
4との嵌合は、内筒22のスリット22Aと補助内筒2
4の二つ割の2個の半円筒状部24A、24Bの合せ目
部分が合致しないように行なった。
上記のプレスシリンダーの押板25Aと258との間に
被焼結材料を装填し、押棒26で150トンの圧力を加
え、2000℃に昇温しで焼結成型した後、室温に冷却
し解体したところ、外521.内筒22.補助内筒24
.押板25A 、 25B 、押棒26のいずれも全く
破損などの異状は認められず、所望の焼結体を得ること
ができた。
被焼結材料を装填し、押棒26で150トンの圧力を加
え、2000℃に昇温しで焼結成型した後、室温に冷却
し解体したところ、外521.内筒22.補助内筒24
.押板25A 、 25B 、押棒26のいずれも全く
破損などの異状は認められず、所望の焼結体を得ること
ができた。
発明の効果
以上のように本発明の高温高圧プレス機のプレスシリン
ダーは、強力が要求される外筒に炭素繊維強化炭素複合
材を用いたので高強力で、しかも外筒の内側に内周面へ
被焼結材が付着するのを防ぐため耐熱性材料からなる内
筒やあるいはさらに補助内筒を嵌合し、しかもその嵌合
は内筒に所定幅のスリットを設け、所定の嵌め合い間隙
の間隔をおいて行なっているので、外筒と内筒での異種
材料間における線膨脹係数の差に基づく熱膨張の差を吸
収することができ、それにより外筒、内筒、あるいはさ
らに、補助内筒に大きな圧縮応力がかかることがなく、
したがって破損や塑性変形を生じることがない。また補
助内筒を内筒に嵌合する場合は、傾斜面で嵌合している
ので着脱が容易であり、かつ補助内筒により内筒のスリ
ットから被焼結材料が外筒の内周面へ流出して付着する
ことを防止できる。
ダーは、強力が要求される外筒に炭素繊維強化炭素複合
材を用いたので高強力で、しかも外筒の内側に内周面へ
被焼結材が付着するのを防ぐため耐熱性材料からなる内
筒やあるいはさらに補助内筒を嵌合し、しかもその嵌合
は内筒に所定幅のスリットを設け、所定の嵌め合い間隙
の間隔をおいて行なっているので、外筒と内筒での異種
材料間における線膨脹係数の差に基づく熱膨張の差を吸
収することができ、それにより外筒、内筒、あるいはさ
らに、補助内筒に大きな圧縮応力がかかることがなく、
したがって破損や塑性変形を生じることがない。また補
助内筒を内筒に嵌合する場合は、傾斜面で嵌合している
ので着脱が容易であり、かつ補助内筒により内筒のスリ
ットから被焼結材料が外筒の内周面へ流出して付着する
ことを防止できる。
第1図は第1発明の一実施例の高温高圧プレス機のプレ
スシリンダーにおける要部の一部切欠き正面図、第2図
は第2発明の一実施例の高温高圧プレス機のプレスシリ
ンダーにおける要部の一部切欠き斜視図、第3図は同高
温高圧プレス機のプレスシリンダーの要部の概略縦断面
図、第4図は従来例の要部の概略縦断面図である。 11.21・・・外筒、12.22・・・内筒、12A
、22A・・・スリット、24・・・補助内筒、 14
A、14B、25A、25B・・・押板、15゜26・
・・押棒。 代理人 森 本 義 私 用1図 1ダ・・・押捧 第2図 2k・−・岬木 第3図 %
スシリンダーにおける要部の一部切欠き正面図、第2図
は第2発明の一実施例の高温高圧プレス機のプレスシリ
ンダーにおける要部の一部切欠き斜視図、第3図は同高
温高圧プレス機のプレスシリンダーの要部の概略縦断面
図、第4図は従来例の要部の概略縦断面図である。 11.21・・・外筒、12.22・・・内筒、12A
、22A・・・スリット、24・・・補助内筒、 14
A、14B、25A、25B・・・押板、15゜26・
・・押棒。 代理人 森 本 義 私 用1図 1ダ・・・押捧 第2図 2k・−・岬木 第3図 %
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、炭素繊維強化炭素複合材からなる外筒の内側に、耐
熱性材料からなり長さ方向に( I )式に示す幅Aのス
リットを有する内筒を(II)式に示す嵌め合い間隙Bで
嵌合し、この内筒の内側に耐熱性材料からなる上下2枚
の押板と押棒を嵌合した高温高圧プレス機のプレスシリ
ンダー。 A=α・T・D・π・(C_2−C_1)・・・・・・
( I )B=β・T・D・(C_2−C_1)・・・・
・・・・・・・・(II)(ただし、A:スリットの幅m
m、B:嵌め合い間隙mm、α:0.05〜2.0、β
:0.1〜2.0、T:温度℃、D:内筒の外径mm、
C_1:炭素繊維強化炭素複合材の線膨脹係数、C_2
:の内筒の耐熱性材料の線膨脹係数。) 2、内筒の内周面を上部または下部のいずれか一方が厚
い15°以下の傾斜面とし、この内筒と押板および押棒
との間に内筒の内周面に接して、この内周面の傾斜とは
逆傾斜の外周面を有し少なくとも1本の長さ方向のスリ
ットを設けた耐熱性材料からなる補助内筒を嵌合した特
許請求の範囲第1項記載の高温高圧プレス機のプレスシ
リンダー。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63050937A JPH01224570A (ja) | 1988-03-03 | 1988-03-03 | 高温高圧プレス機のプレスシリンダー |
US07/316,416 US4927345A (en) | 1988-03-03 | 1989-02-27 | Press cylinder for high-temperature, high-pressure pressing machine |
DE89103525T DE68907078T2 (de) | 1988-03-03 | 1989-02-28 | Presszylinder für Hochdruck- und Hochtemperatur-Pressen. |
EP89103525A EP0331124B1 (en) | 1988-03-03 | 1989-02-28 | Press cylinder for high-temperature, high-pressure pressing machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63050937A JPH01224570A (ja) | 1988-03-03 | 1988-03-03 | 高温高圧プレス機のプレスシリンダー |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01224570A true JPH01224570A (ja) | 1989-09-07 |
JPH0555751B2 JPH0555751B2 (ja) | 1993-08-17 |
Family
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