JPS623672Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、高温高圧ガス雰囲気下でセラミツク
スあるいは金属粉末成形体の焼結、緻密化等を行
なう、いわゆる熱間静水圧プレス（以下、HIPと
いう）処理装置、特に冷却又は予熱処理を行なう
補助ステーシヨンを備えたモジユラ形熱間静水圧
成形装置の改良に関する。

HIP処理は、高温下で不活性ガスを圧力媒体と
して等方的に被処理体を圧縮し、セラミツクス粉
末、金属粉末またはこれらの混合物から緻密な焼
結体を製造したり、超硬合金の残留空孔を圧潰し
て除去したり、あるいは金属材料を拡散接合する
ための優れた方法として近年各方面より頓に注目
を集めている技術である。

この方法によつて成形、焼結された製品には、 ａ 従来の焼結法を用いる場合よりも低い温度で
高密度化が達せられ、したがつて過度の結晶成
長による粒粗大化が防止されて、緻密な組織を
うることができる。

ｂ あらゆる材料について、理論値に近い密度が
えられ、しかも組織が均一である。

ｃ 金型成形にむかない球形粉末を十分に高密度
化することができる。

ｄ 粉体の機械的、物理的性質が改善される。

ｅ 微細組織であるために、例えば、高速度鋼の
工具などでは性能が向上する。

ｆ 通常の金型成形プレスのように、プレス能力
によつて制限されることがないので大きな寸法
のものを製造できる。

ｇ 有害不安定な材料を取扱つても、保健上の被
害を最低に抑えることができる。

ｈ 金属とセラミツクスなどとの種々の複合材料
を製造することができる。

ｉ 材料歩留りの向上、欠陥品の減少によつて、
材料費を低減することができる。

等の数々の利点がある。

又、粉体の成形焼結以外にも、物体を高圧高温
ガス雰囲気下におくと、その内部欠陥が除去でき
じん性及び抗析力を増大させることができるとい
う利点を利用して、焼結工具材料等を高温高圧処
理するという利用法、あるいは、タービンブレー
ドを本体と接合させる場合に、両者を高温高圧ガ
ス雰囲気下において拡散接合させて極めて強固な
結合を得るという利用法が考えられている。

かかるHIP処理は高温高圧の雰囲気下で行なわ
れるため、特別の構造を備えた、しかも高価な
HIP装置を用い、昇温、昇圧、降温、降圧に長い
サイクルタイムをかけて行なわなければならず、
このサイクルタイムを短縮しHIP処理の効率を上
げることは大きな技術的課題とされている。それ
を解決せんとして従来、長時間を要する加熱昇温
を予熱炉にて行ない、HIP装置内では、単に昇圧
のみあるいは若干の昇温にとどめてHIP装置の時
間的利用効率を高めようとする幾多の試みがなさ
れ、その代表的な例として英国特許第1291459号
明細書に提案された発明がある。この装置におい
ては確かに、サイクルタイムの短縮を計ることが
できるという利点はあるにしても、通常の高温高
圧処理設備の他に、予熱炉が必要になり設備費が
高くなるという欠点に加えて、予熱後の被処理体
の搬送が大気中で行なわれる為に、その放熱によ
る熱損失が極めて大きくなるという欠点を有し、
更に致命的なことには、予熱後の高温処理体を高
圧室内に挿入する際に、被処理体の放熱により高
圧シリンダの下部内壁面が過熱され、更に、高圧
シリンダ内壁面の過熱により下部密封リングが損
傷を受けるという極めて重大な欠点を有している
のである。安全性を厳しく追求されるこの種装置
において、如何にサイクルタイムの短縮を図るこ
とができるといえども、かかる装置を採用するこ
とは極めて問題がある。

ところで加熱装置即ち通常は電熱装置に使用さ
れる加熱要素の材料としては、Fe−Al−Cr、モ
リブデンあるいはグラフアイトが考えられてい
る。これらのうち、高温における酸化に強いのは
Fe−Al−Cr材で唯一の大気開放可能材として評
価されているが、安定して使用できるのはせいぜ
い1100℃程度である。一方、1100℃以上で安定し
て使用できるモリブデン系あるいはグラフアイト
系材料は高温域における酸化が著しいことから
200〜300℃程間以下の温度範囲でなければ安全に
大気に曝すことができない。従つて高圧不活性ガ
ス雰囲気下に摂氏千数百度の高温でHIP処理を行
なつた後、降圧は比較的短時間で行ない得るもの
の300℃以下迄の降温に長時間を要するため、
HIP装置を開放して被処理体を取り出す迄の長大
な仕掛り時間はHIP装置の効率的利用を甚しく阻
害している。因みにHIP処理による従来の或る典
型的パターンでは各処理ステツプの所要時間は次
の如くである。

ステツプ 所要時間 時 分 装入 0.10 真空吸引．ガス置換 1.00 昇圧．昇温 3.00 保持 2.00 降温 8.00 減圧回収 1.00 取出 10 計 15.20 そこで前記予熱によるサイクルタイムの減少
は、３時間の昇温昇圧所要時間が１時間40分程度
に短縮されるに留まり、サイクルタイムの僅か
8.7％が減少するに過ぎず、サイクルタイムの大
半を占める降温所要時間は何ら影響を受けること
なく重要な効率阻害要因として残存する。

かかる降温所要時間の短縮を企図して、HIP装
置の高圧シリンダー外周に冷媒ジヤケツトを設
け、降温時には処理室内の高温ガスの比重（小）
とシリンダ内壁に接する低温ガスの比重（大）と
の差によるガスの対流を利用し、自然冷却を行な
わせるための試みが、例えば米国特許第4217087
号明細書及び特公昭48−8689号公報に開示されて
いる。しかしながら、この様な方式では高温ガス
と低温ガスとの温度差が減少すると著しく冷却能
力が低下するという欠点があり、冷却時間の大幅
な短縮は望めない。

このような技術水準の中にあつが、本出願人は
曩に、サイクルタイムの短縮が可能で、しかも高
圧シリンダ等の装置各部への悪影響がなく安全性
の高いHIP装置と、そのような装置を使用して作
業効率を著しく向上し得る方法を特願昭56−
170506号として提案した。この提案になる装置
は、頂部が閉塞された竪型耐圧シリンダとその底
部に着脱自在に嵌合する下蓋とからなる高圧容器
と、該下蓋上面に装設され且つ内側に加熱装置を
有する倒立コツプ状断熱層に囲まれた処理室とを
主体としてなり、且つ処理室内部に収容した被処
理体に熱間静水圧プレス処理を施すための雰囲気
ガス並びに圧力・温度調節手段を具えてなる熱間
静水圧プレス装置と、前記処理室を完全に収納し
得る大きさと前記下蓋が嵌合可能な底部開口とを
夫々有すると共に外周に冷媒ジヤケツトを備えた
ドーム型ベツセルを主体としてなり、且つ上記処
理室と共に内部に収容された加熱装置及び被処理
体を不活性ガス雰囲気下に加熱若しくは冷却する
ための雰囲気ガス並びに温度節節手段を夫々具え
てなる複数基の補助ステーシヨンとを、水平方向
に敷設された軌道に沿つてその上方に列設し、更
に該軌道上には前記下蓋を保持して昇降せしめる
手段を有する昇降装置を搭載した搬送台車を走行
自在に載置したことを特徴とする熱間静水圧成形
装置である。

その後、本考案者等は、上記の提案された装置
に対し、更に多くの改良と工夫を重ね、本考案に
至つたものであり、その第一の目的とするところ
は、サイクルタイムの大幅な減少によるHIP処理
の高能率であり、又、第二の目的は補助ステーシ
ヨンの数量減少による設備費の削減にある。その
他の目的は以下の記述により遂次明らかにされよ
う。

即ち、本考案に係る装置は、頂部が閉塞された
竪型耐圧シリンダとその底部開口に着脱自在に嵌
合する下蓋とからなる高圧容器と、該下蓋上面に
装設され且つ内側に加熱装置を有する断熱層によ
り囲まれた処理室とを主体としてなり、且つ処理
室内部に収容した被処理体に熱間静水圧プレス処
理を施すための雰囲気ガス並びに圧力・温度調節
手段を具えてなる熱間静水圧プレス装置と、前記
処理室を収容し得る容量・寸法を有し周囲に冷媒
ジヤケツトを備え且つ前記下蓋が前記処理室を坦
持したまま嵌装固定され得る底部開口を有する竪
型シリンダよりなり、不活性ガスを処理室へ供給
し該シリンダ内壁に接触せしめつつ排出する手段
を有する複数の補助ステーシヨンとからなり、被
処理体を少なくとも下蓋とともに前記熱間静水圧
プレス装置と各補助ステーシヨンとの間で往還せ
しめ且つそれぞれに対して嵌脱せしめる手段を備
えた装置において、前記熱間静水圧プレス装置及
び補助ステーシヨンの各竪型シリンダ下端部に外
側方と下方とに夫々開口する導孔を穿設し、前記
下蓋には、上記下方開口と合致する位置に一部が
開口し、他端が前記処理室内に開口する連通孔を
穿設し、且つ前記連通孔は下蓋が竪型シリンダ底
部開口に嵌着したときに開放し、離脱したときに
閉止する作用をなす自動開閉弁を備えてなること
を特徴とする高能率熱間静水圧成形装置である。

以下、本考案を図示の実施例によつて詳説す
る。

第１図は本考案装置におけるHIP装置と補助ス
テーシヨンとの関係配置を示す概要説明図であ
る。同図中、軌道１上に走行自在に載置された搬
送台車２には、例えばチエーン捲上げ方式、ウオ
ームギア・ラツク方式、ピストン方式等、公知又
は慣用の駆動手段（図示せず）により昇降し得る
支承台３が搭載される。軌道１の上方には該軌道
１に沿つて複数基の補助ステーシヨン４，４……
及びHIP装置５が列設される。HIP装置５は頂部
が上蓋６によつて気密に閉塞された竪型耐圧シリ
ンダ７とその底部に着脱自在に嵌合し装着し得る
下蓋８とによつて形成される高圧容器と、下蓋８
の上面に装設されて高圧容器内に収納され且つ内
側に加熱装置を内蔵した倒立コツプ状断熱層１０
により囲まれた処理室１１とから主に構成され
る。

かかる処理室１１は、断熱層１０と下蓋８とを
一体的に耐圧シリンダ７から離脱させることによ
り、HIP装置５の外へ取出し可能である。一方、
補助ステーシヨン４，４……は外周に冷媒ジヤケ
ツトを備えた竪型シリンダ１３，１３……を主体
とするもので、処理室１１を完全に収納するに足
る容量・寸法を備えており、竪型シリンダ１３の
底部開口は前記下蓋８が嵌合し得る大きさ並びに
形状に形成されている。

処理室１１は、搬送台車２の支承台３上に搭載
され、搬送台車２の走行によつて、竪型耐圧シリ
ンダ７又は竪型シリンダ１３，１３′の直下に位
置せしめることができると共に、その位置で昇降
手段を作動させることにより、処理室１１を耐圧
シリンダ７又は竪型シリンダ１３，１３′……に
挿入又は離脱させることができる。

又、高圧容器の上蓋６と下蓋８とを挾圧するプ
レス枠体１４，１４′は台車１５上に搭載されて
軌道１６上を走行し、作用位置と退避位置との間
を往復することができる。

第２図は第１図に示した装置を構成する処理室
１１の垂直断面概要図である。同図において、下
蓋８の上面には、電熱板よりなる加熱装置９を電
気的絶縁状態で内蔵する断熱層１０が装設され、
加熱装置９への電力供給は、下蓋８に電気的絶縁
かつ気密状態で設けられた電力リード線１７を通
して行なわれる。加熱装置９を含め、処理室１１
を囲む断熱層１０は、気体透過性の小さな材料の
ほゞ同心の倒立コツプ１８及び１９、並びにそれ
らの間に充填されたセラミツクスフアイバーのよ
うな耐熱性繊維状断熱材２０によつて構成され、
下蓋８に対し着脱自在に装着されており、又、下
蓋８上面は断熱座２１で被覆されている。

処理室１１の内外は断熱層１０の一部に穿設さ
れ、かつ開閉自在な透孔２２の開閉によつて連通
又は遮断される。即ち、下蓋８の周辺近傍の上側
に穿設された凹溝２３内に嵌装されよ板状部材２
４は、スプリング２５によつて上方に付勢されて
突出し、透孔２２を外側から遮蔽するが、HIP装
置又は補助ステーシヨンに装着時には、耐圧シリ
ンダまたは竪型シリンダの下部内周に設けられた
突起により押し下げられて、透孔２２を開放す
る。透孔２２の開閉は上述の構造の外に種々の変
形が考えられるが、要は処理室１１をHIP装置又
は補助ステーシヨンに装入した状態で開放し、離
脱した状態では閉止することが肝要である。又、
処理室１１内には、下蓋８に設けられ且つバルブ
２６によつて開閉されるガス流通管即ち導管２７
から、断熱座２１の開孔２８を通つて不活性ガス
等の雰囲気ガスを供給し得るようになつている。

上記の構成を有する処理室１１において、下蓋
８から断熱層１０を分離して、処理室１１を開放
し、断熱座２１を介して下蓋８上に被処理体を配
置した後、断熱層１０を下蓋８上に載置固定して
処理室１１を閉鎖し準備を完了する。この際、被
処理体はその大きさ並びに処理室１１の容量に応
じて適宜の複数個とすることにより作業効率を増
大し得ることは云う迄もない。

このようにして被処理体を装入した処理室１１
は、次いで補助ステーシヨン４の竪型シリンダ１
３内に装入され、ステーシヨン内雰囲気を所定の
雰囲気に調整して、前記加熱装置９により被処理
体を予熱する。その装置並びに工程を第３図を参
照して更に詳述する。

第３図は処理室１１を補助ステーシヨンの竪型
シリンダ１３内に装入した状態を示す垂直断面概
要図である。同図において、底部が開放した竪型
シリンダ１３は、その下端が前記処理室１１を坦
持した下蓋８と気密に嵌合し得るようになつてお
り、又、内周下縁近傍の突起２９は板状部材２４
を押し下げて透孔２２を開放する。更に又、竪型
シリンダ１３の頂部には真空ポンプ（図示せず）
に連結し得るガス流通路即ち排気管３０が設けら
れ、下端部には外側方と下方とに夫々開口する導
孔３５が穿設される。

下蓋８には、上記導孔３５の下方開口と合致す
る位置に一端が開口し、他端が処理室１１内に開
口する連通孔２７が穿設され、この連通孔２７は
後述の如く下蓋８が竪型シリンダ底部開口に嵌着
したときに開放し、離脱したときに閉止する自動
開閉弁２６を備えた導管となつている。

第４図は本考案装置の要部をなす上記自動開閉
弁２６を示す縦断面概要図である。同図におい
て、下蓋８の上面に開口する竪型連通孔２７ａの
下方には、それに続いて該竪型連通孔よりも大き
い内径を有する空筐部３７が竪型連通孔２７ａと
同心的に穿設され、空筐部３７は連通孔２７ｂに
よつて処理室１１に通じている。

このような竪型連通孔２７ａと空筐部３７とを
挿通してステム３８が内装され、ステム３８の中
間部分には竪型連通孔２７ａの内径よりも大で且
つ空筐部３７の内径よりも小なる外径を有するカ
ラー３９を有し、このカラー３９は空筐部３７内
に位置する。カラー３９と空筐部３７の底面との
間にはスプリング４０が装着され、その弾発力に
よりステム３８は上方に付勢されている。

図示の如くに下蓋８が竪型シリンダ１３の底部
開口に嵌着すると、シリンダ壁下端面でステム３
８は押し下げられ、カラー３９は空筐部３７の上
縁から離れ、かくして、導孔３５、竪型連通孔２
７ａ、空筐部３７、連通孔２７ｂは連通する。な
お、ステム３８の上端膨頭部は導管４１で上下に
導通する。

下蓋８を竪型シリンダ１３から離脱させると、
スプリング４０の弾発力によつてステム３８は上
昇し、カラー３９の上面は空筐部３７の上縁に当
接し、竪型連通孔２７ａを閉塞する。

第３図について既に説明した通り、竪型シリン
ダ１３内に処理室１１を挿入し、下蓋８をシリン
ダ１３の底部に嵌着し、クランプ装置等適宜に係
止手段によつて固定して内部を密封した後、排気
管３０より真空吸引を行なうか又は、排気しつつ
導管２７より窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウム
ガス等の不活性ガスを送入し処理室１１の内部を
所定の雰囲気に置換する。真空吸引の場合は、導
管２７を閉止しておけば、透孔２２を通通して処
理室１１の内部も真空に置換することができる。
又、真空とした後、導管２７を開放し、雰囲気ガ
スを供給すれば、開孔２８を通り処理室１１及び
シリンダ１３内部は雰囲気ガスを以つて充満さ
れ、更に又、排気管３０から雰囲気ガスの排出を
行なえば、導管２７より送入される雰囲気ガスは
開孔２８、処理室１１、透孔２２を通過して竪型
シリンダ１３と断熱層１０との間隙３６に入り、
排気管３０より排出されるため、雰囲気ガスの供
給量と排出量とを適宜調節することにより、被処
理体３１を任意所定の気圧下の雰囲気ガス流に曝
すことができる。何れの場合も処理室１１内部の
圧力は、被処理体中に多量のガスが吸蔵されない
よう、ほぼ大気圧以下とすることが望ましい。

上述のように補助ステーシヨン４内を所定の雰
囲気に調整すると共に、加熱装置９に通電すれば
被処理体が予熱される。

以上、補助ステーシヨン４内において予熱を行
なう場合について述べたが、本考案の枢要な特長
は、補助ステーシヨンで冷却を行なうことから導
き出される。即ちHIP装置５において高圧高温で
HIP処理を行なつた後、降圧後未だ高温状態にあ
る処理室１１をHIP装置５より取り出し、補助ス
テーシヨン４に装入して冷却を行なう工程が本考
案装置使用による工程に重要な効果をもたらすも
のであり、かかる冷却工程について以下に説明す
る。

先ず、HIP装置５より下蓋８と共に取出された
処理室１１はその内部が高温の不活性ガス等の圧
媒ガスを以つて充満されたまま外気と遮断された
状態で補助ステーシヨン４の竪型シリンダ１３に
装入され、前述と同様に導管２７よりの雰囲気ガ
スの送入及び排気管３０よりの排出を行なつて、
処理室１１内は引続き不活性ガス雰囲気下に保た
れる。

この場合は加熱装置に通電する代わりにシリン
ダ１３の冷媒ジヤケツト１２に冷水等の冷却媒体
を流通させると、導管２７より流入し、被処理体
３１、加熱装置９等処理室１１内部の熱を奪つて
昇温した雰囲気ガスは、冷媒ジヤケツト１２の内
壁で熱交換を受け冷却されて排気管３０より排出
されガス貯溜槽へ送られ、再びコンプレツサーに
より圧縮され補助ステーシヨンに循環される。

かかる冷却工程は従来HIP装置内で長時間をか
けて行なわれているのであるが、本考案によれば
HIP装置外で行なわれるため、HIP装置本体のサ
イクルタイムの大幅な短縮を可能とし、又、不活
性ガス雰囲気内で充分な冷却を行なうことができ
るため、モリブデン等の高温で安定して使用し得
るにも拘らず、高温酸化性の材料を加熱要素等の
材料に適用することが可能となつた。

前述の如くして補助ステーシヨンで予熱が完了
したならば、雰囲気が真空の場合はそれを適宜な
不活性ガスで置換した上、下蓋８を竪型シリンダ
１３から離脱させ、被処理体を収容した処理室１
１と共に一体的に補助ステーシヨン４から取出
し、そのまま素早くHIP装置５内に装入してHIP
処理を施す。処理室１１がHIP装置５に装入され
た状態を示す垂直断面概要図である第５図につい
てこの工程を詳述する。

第５図において、HIP装置５は耐圧シリンダ７
とその上端を気密に閉塞する上蓋６とからなり、
下端に下蓋８を気密に嵌着することにより、内部
に高圧室３２が形成される。上蓋６には圧媒ガス
供給並びに排出用のガス流通路即ち導管３３が穿
設されている。又、この例においては耐圧シリン
ダ７は架台（図示せず）に支持固定し、該耐圧シ
リンダ７に装着された上蓋６と下蓋８とは作業中
の離脱を防ぐためにプレス枠体１４，１４′によ
つて挾圧される。上蓋６と下蓋８とを耐圧シリン
ダ７に装着固定する方法は螺着等の慣用された手
段を適用しても良いが、高圧作業における安全を
確保する上でプレス枠体による挾圧方式は最も推
奨される。

かかる構造の装置において、内部が昇温状態に
ある処理室１１を担持した下蓋８を耐圧シリンダ
７の下端に気密に嵌着することにより、処理室１
１は耐圧シリンダ７中に装入配置されると共に導
管２７は盲となる。

圧媒ガスを導管３３から高圧室３２へ圧入する
と共に加熱装置９に通電し加熱を続け炉内を昇温
してHIP処理を行なう。

加圧は室素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス
等の不活性ガスを圧媒とし、少なくとも500気圧
程度の高圧を以つて、又温度はセラミツクス、金
属等の被処理体の構成材料が塑性流動を起こすに
必要な適宜な高温が採択される。HIP処理によつ
て被処理体はより緻密化され、理論密度に近い高
密度成形体となる。

HIP処理が完了した後、圧媒ガスを導管３３よ
り排出し炉内圧力を常圧に戻した後は、更に内部
温度の降下を待つことなく、プレス枠体１４，１
４′を撤去して、下蓋８を耐圧シリンダ７から取
り外し、処理室１１並びにその中の被処理体と一
体的にHIP装置５より取出して冷却のために補助
ステーシヨン４に取り付けるのである。

次に第６図は、本考案装置における改良された
型式の下蓋８を示す部分垂直断面概要図である。
この型式の下蓋は、倒立コツプ状の断熱層１０と
加熱装置９とを載置し保持する環状外側蓋８ａ
と、該環状外側蓋８ａに着脱自在に嵌合し且つ断
熱座２１を載置した内側蓋８ｂとからなつてい
る。このように構成すれば、被処理体の出し入れ
を行なうのに都度、処理室１１を補助ステーシヨ
ン４から取り出した上、断熱層１０を下蓋８から
分離して行なう必要がなくなり、補助ステーシヨ
ン４に処理室１１を装入したまま、内側蓋８ｂの
みを断熱座２１と共に環状外側蓋８ａから取外す
だけで極めて容易に行なうことができて頗る便利
である。

本考案装置において、加熱装置９としては、使
用温度によつてNi−Cr線、Fe−Cr−Al線あるい
はモリブデン線、グラフアイトなどが用いられる
が高温における作用の安定性からモリブデン及び
グラフアイトが最も好ましい。又、内側の倒立コ
ツプとしては同じく使用温度によつてステンレス
鋼、耐熱用超合金あるいはモリブデン等の気体浸
透性の小さな材料が用いられる。なお、加熱装置
９用材料、内側の倒立コツプ１９用材料として共
にモリブデンを採用し、処理室１１内温度1400℃
にてHIP処理する場合に、予熱を1000℃迄の温度
で、処理室内を10^-1〜10^-2Torrに真空吸引後アル
ゴンガス置換を行ない、アルゴンガス雰囲気下で
行なえば、予熱段階でも又、HIP処理段階でも、
モリブデンが昇華することなく安定した加熱を行
なうことができ、又、300℃以下に冷却した後に
大気に開放すれば、実質的に酸化しないことが確
認された。

以上詳述した本考案装置にあつては、移動可能
な処理室１１をHIP装置５と組合わせてHIP処理
を行ない、HIP装置の内圧を下降せしめ常圧に復
した後、更に内部温度の降下を待つことなく直ち
に処理室１１を外部雰囲気と実質的に遮断された
状態でHIP装置より取り出し、そのまま補助ステ
ーシヨンに装着し冷却工程に付す一方、別の処理
室１１′内に装入され準備された被処理体をHIP
装置に装入してHIP処理を施すことができるた
め、HIP装置の占有時間、特に降温の為の占有時
間が著しく短縮され、HIP処理のサイクルタイム
を極度に小さくすることができる。又、予熱も処
理室１１を補助ステーシヨンと組合わせることに
よつて簡単に行ない、そのまま処理室１１をHIP
装置と組合わせてHIP処理を行なうことができる
ため、高価な予熱専用炉を用いたり、HIP装置内
で予熱とHIP処理の双方を連続して行なうための
従来の装置に比し、設備費が極めて少なくて済
み、熱エネルギーの損失を最少限になし得ると共
にHIP処理のサイクルタイムを更に短縮すること
ができる。

又、複数の処理室１１，１１′……と２基の補
助ステーシヨン４，４′と１基のHIP装置５とを
巧妙に組合わせ、所定のプログラムによつて稼動
すれば高能率のHIP処理を合理化された工程条件
で実施することができる。そのような場合におけ
る本考案装置の稼動の態様を第７図を参照して説
明する。

第７図は本考案装置のHIP装置及び補助ステー
シヨンの稼動プログラムを示すチヤートである。

先ず被処理体ＩはHIP装置中にて真空吸引、不
活性ガス置換、昇圧・昇温、高圧・高温保持、降
温及び急速減圧．ガス回収のサイクルよりなる
HIP処理を施される。これら各ステツプの所要時
間は標準的ケースにおいて 装入 10分 真空吸引・不活性ガス置換 １時間00分 昇圧・昇温 ３時間00分 高圧・高温保持 ２時間00分 降温 １時間00分 急速減圧・ガス回収 １時間00分 取出し 10分 （合計 ８時間20分） であり、特に降温に従来８時間を要していたのに
対し、本考案の場合は１時間降温後、急速減圧を
行ない、内圧が常圧に復した後、更に内部温度の
降下を待つことなく、直ちに被処理体及び内部
の加熱装置をそれらを囲繞する高温不活性ガス雰
囲気と共に断熱層によつて外部雰囲気と実質的に
遮断された状態でHIP装置より取り出し、更にそ
のまま冷却手段を備えた第一の補助ステーシヨン
中に装入する。次いで第二の補助ステーシヨン中
に装入され待機中の被処理体と加熱装置とは、
それらを包囲する断熱層と共に、該ステーシヨン
より取り出され、前記HIP装置中に装着される。
HIP装置中に装着された被処理体に対してHIP
処理を施している間に、第一の補助ステーシヨン
中では、装入された被処理体及び加熱装置を不
活性ガス雰囲気中で冷却した後、該被処理体は
新たな被処理体′と交換され待機する。次いで
HIP処理を了えた前記被処理体を第二の補助ス
テーシヨン中に装入すると共に、第一の補助ステ
ーシヨン中で待機中の被処理体をHIP装置中に
装着する。以上一連の工程を順次反復することに
より、標準的HIP処理本体のサイクルタイムが従
来15時間20分であつたものが８時間20分と大幅に
短縮されるに至つた。

又、第１図の装置は、１基のHIP装置５に対し
て３基の補助ステーシヨン４，４′，４″及び３基
の処理室から成つており、その作業プログラムは
第８図のチヤートに示されている。

これら第１図及び第８図について本考案装置の
使用の別の態様を説明する。第１図にはHIP装置
５に、恰度被処理体を収容した処理室が装入さ
れた状態が示されており、この状態から引続いて
搬送台車２は左側へ移行し、プレス枠体１４が台
車１５の移動により図示の待避位置から作業位置
へ変位し、上蓋６と下蓋８を挾圧した後、前記同
様のステツプからなるHIP処理が施される。その
間に別の被処理体は第二の補助ステーシヨン
４′中にて不活性ガス雰囲気下に予熱処理を施す
と共に、HIP処理を了えた更に別の被処理体に
は第三の補助ステーシヨン４中にて不活性ガス循
環気流下に冷却処理が施される〔工程(イ)〕。

HIP装置５の内圧が常圧に復したならば、更に
内部温度の降下を待つことなく直ちに前記被処理
体及び内部の加熱装置をそれらを囲繞する高温
不活性ガス雰囲気と共に断熱層によつて外部雰囲
気と実質的に遮断された状態でHIP装置５より取
り出し更にそのまま第一の補助ステーシヨン４中
に投入し、次いで予熱処理を了えた前記被処理体
及び加熱装置をそれらを囲繞する高温不活性ガ
ス雰囲気と共に断熱層によつて外部雰囲気と実質
的に遮断された状態で第二の補助ステーシヨン
４′より取り出したそのままHIP装置５中に装着
し、更に冷却処理を了えた前記被処理体は新た
な被処理体′と交換される〔工程(ロ)〕。

前記工程(イ)と同様にして、被処理体にHIP処
理を施す間に、被処理体には第三の補助ステー
シヨン４″中で、予熱処理を施すと共に、被処理
体には第一の補助ステーシヨン４中にて冷却処
理を施す〔工程(ハ)〕。

又、前記工程(ロ)と同様にして、被処理体及び
加熱装置をHIP装置５より取り出し、第二の補助
ステーシヨン４′中に装入し、次いで被処理体
′と加熱装置とを第三の補助ステーシヨン４″よ
り取り出してHIP装置５中に装着し、更に被処理
体を新たな被処理体′と交換する〔工程(ニ)〕。

次いで、前記工程(イ)と同様突にして、被処理体
′にHIP処理を施す間に被処理体′には第一の
補助ステーシヨン４中で予熱処理を施すと共に、
被処理体には第二の補助ステーシヨン４′中で
冷却処理を施す〔工程(ホ)〕。

前記工程(ロ)と同様にして被処理体′を処理室
と共にHIP装置５より取り出し、第三の補助ステ
ーシヨン４″中に装入し、次いで被処理体′を処
理室と共に第一の補助ステーシヨン４より取り出
してHIP装置５中に装着し、更に被処理体を新
たな被処理体′と交換する〔工程(ヘ)〕。

以上一連の工程を順次反復することにより、予
熱を加えた標準的HIP処理本体のサイクルタイム
が従来14時間であつたものが７時間と大幅に短縮
された。

以上詳述した通り、従来はHIP処理後の降圧・
降温をHIP装置内で長時間を費して行なつていた
ものを、本考案装置によれば、急速降圧後、高温
のまま不活性ガス雰囲気ごと被処理体及び加熱装
置をHIP装置から取り出し、別途補助ステーシヨ
ンで冷却を行なうようにしたから、HIP処理のサ
イクルタイムが大幅に短縮され、効率が飛躍的に
向上する。又、HIP装置の中で成形体を低圧下長
時間加熱して予熱を行ない、次いで圧媒ガスで加
圧する従来法にあつては、高圧下の加熱に適する
構造のHIP装置による低圧加熱が非常に長時間を
要し、その間高価なHIP装置が占有されるのに比
し、本考案装置は、加熱装置を内蔵し断熱層で蔽
われた処理室を移動可能とし、低圧加熱を別途補
助ステーシヨンで行なうようにしたから、HIP炉
の占有時間がこれ又著しく短縮され、HIP処理の
サイクルタイムを更に減少し、効率の優れたHIP
処理を可能とするものである。又、１基のHIP装
置に対して複数基の補助ステーシヨン及び処理室
を用意して、HIP処理が行なわれている間に他の
補助ステーシヨンでは冷却、予熱あるいは被処理
体の装脱を行なうようにすれば、HIP処理終了
後、直ちに別の被処理体をHIP装置に装入できる
と共にHIP装置内での冷却操作時間を消去し得る
からサイクルタイムを更に短縮でき、HIP処理を
１基のHIP装置を用いて半連続的に実施すること
ができるために、製品価格を更に大幅に低減させ
ることができる。

更に又、従来の対流式冷却方式では、補助ステ
ーシヨンを用いたとしても、冷却に著しい長時間
を要し、HIP処理時間とのバランスをとるには
HIP装置１基に対し、複数基の冷却用補助ステー
シヨンを必要としたが、本考案装置による強制循
環方式では冷却所要時間の大幅な短縮によつて冷
却用補助ステーシヨンの数を減少することができ
る。

なお、本考案装置は、セラミツクス粉末や金属
粉末の成形体を予備焼結して更にHIP処理により
緻密化する場合、処理室を補助ステーシヨン内に
挿入して予備焼結処理を行ない、引続いて処理室
をHIP装置に移した後HIP処理を行なえば極めて
効率良く高度に緻密化された焼結体を製造するこ
とができる。更に上記粉末成形体を第１図の如く
ルツボ内のガラス粉粒体中に埋め込んで、加熱操
作により該成形体が溶融ガラスで完全に蔽われた
状態となし、引続きHIP処理に付す工程の実施に
頗る有利に適用することも可能で、その応用範囲
は広汎である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかる装置の一例を示す概要
図、第２図乃至第５図は第１図における各部の概
要を示す図で、第２図は処理室、第３図は補助ス
テーシヨンに処理室を装入した状態図、第４図は
下蓋に設けられた自動開閉弁の概要図、第５図は
高圧容器に前記処理室を装入した状態図である。
第６図は処理室の変形実施態様を示す部分断面概
要図である。第７図は本考案装置を使用した方法
の実施プログラムを示すチヤート、第８図は第１
図の装置を使用した場合のプログラムを示すチヤ
ートである。 １……軌道、２……搬送台車、４，４′……補
助ステーシヨン、５……HIP装置、７……竪型耐
圧シリンダ、８……下蓋、８ａ……環状外側蓋、
８ｂ……内側蓋、９……加熱装置、１０……断熱
層、１１……処理室、１２……冷媒ジヤケツト、
１３……竪型シリンダ、１４，１４′……プレス
枠体、１５……台車、１７……電力リード線、１
８，１９……倒立コツプ、２１……断熱座、２６
……自動開閉弁、２７，３３……導管、３０……
排気管、３１……被処理体、３５……導孔、３７
……空筐部、３８……ステム、３９……カラー、
４０……スプリング。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 頂部が閉塞された竪型耐圧シリンダとその底
   部開口に着脱自在に嵌合する下蓋とからなる高
   圧容器と該下蓋上面に装設され且つ内側に加熱
   装置を有する断熱層により囲まれた処理室とを
   主体としてなり、且つ処理室内部に収容した被
   処理体に熱間静水圧プレス処理を施すための雰
   囲気ガス並びに圧力・温度調節手段を具えてな
   る熱間静水圧プレス装置と、前記処理室を収容
   し得る容量・寸法を有し周囲に冷媒ジヤケツト
   を備え且つ前記下蓋が前記処理室を坦持したま
   ま嵌装固定され得る底部開口を有する竪型シリ
   ンダよりなり、不活性ガスを処理室へ供給し該
   シリンダ内壁に接触せしめつつ排出する手段を
   有する１ケまたは複数の補助ステーシヨンとか
   らなり、被処理体を少なくとも下蓋とともに前
   記熱間静水圧プレス装置と各補助ステーシヨン
   との間で往還せしめ且つそれぞれに対して嵌脱
   せしめる手段を備えた装置において、前記補助
   ステーシヨンの各竪型シリンダ下端部に外側方
   と下方とに夫々開口する導孔を穿設し、前記下
   蓋には、上記下方開口と合致する位置に一端が
   開口し、他端が前記処理室内に開口する連通孔
   を穿設し、且つ前記連通孔は下蓋が竪型シリン
   ダ底部開口に嵌着したときに開放し、離脱した
   ときに閉止する自動開閉弁を備えてなることを
   特徴とする高能率熱間静水圧成形装置。 ２ 前記自動開閉弁は、下蓋上面に開口する竪型
   連通孔と、それに続いて同心的に穿設され該連
   通孔より大なる内径を有し、且つ前記処理室に
   連通する空筐部と、前記連通孔の内径よりも大
   で空筐内径よりも小さい外径を有するカラーを
   中間部分に備え、前記連通孔と空筐部とに挿通
   されスプリングにより上方に付勢されたステム
   とよりなり、ステムが上昇したときはカラー上
   面が空筐上縁部と密着して前記連通孔を閉止す
   るとともに、ステム上端が連通孔の上方開口よ
   り外方に突出し、又該ステム上端を押し下げて
   ステムが下降すれば連通孔が開放する如く構成
   されている実用新案登録請求の範囲第１項記載
   の高能率熱間静水圧成形装置。