KR101334094B1 - De-gasing method of hot iso-static pressing capsule - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method of taking out a gas from a molded container, in which powder is charged, in a hot isopiestic pressurization molding. a powder charging step (S100) for charging material powder into an inside of a molded container (10) by making vacuum state of the inside of the molded container (10), where a blow down pipe is installed in an upper part; a molded container injecting step (S200) for injecting the molded container (10), in which powder is charged, into an inside of a heating device (30); a deaeration pipe connecting step (S300) for connecting the blowdown pipe, which is installed in an upper part of the molded container (10), to one end of a deaeration pipe (33), which is equipped in the heating device; a temperature rising and gas taking-out step (S400) for rising temperatures inside the heating device and for taking out gas inside the molded container (10) to an outside through the deaeration pipe (33); and a blowdown pipe pressing and cutting step (S500) for pressing and cutting a part of the blowdown pipe in order to maintain vacuum state of an inside of the molded container (10). The temperature rising and gas taking-out step (S400) includes a process for rising temperatures inside the heating device (30) in stages while taking out gas inside the molded container (10). According to the present invention, molding quality is drastically improved since gas, which is exited inside the material powder by any chance, is taken off effectively. [Reference numerals] (S100) Powder charging step;(S150) Stabilization step;(S200) Molded container injecting step;(S300) Deaeration pipe connecting step;(S400) Temperature rising and gas taking-out step;(S500) Blowdown pipe pressing and cutting step

Description

열간등방압용 성형용기로부터 가스를 취출하는 방법{De-gasing Method of Hot Iso-static Pressing Capsule}Degassing Method of Hot Iso-static Pressing Capsule

본 발명은 열간등방압용 성형용기로부터 가스를 취출하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 성형용기 내부의 가스를 온도에 따라 효과적으로 취출함으로써 성형 품질의 개선이 이루어질 수 있도록 하는 열간등방압용 성형용기 내부의 가스를 취출하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for taking out a gas from a hot isostatic pressurizing container, and more particularly to a hot isostatic pressurized molding container which can improve the molding quality by effectively extracting the gas inside the molding container according to the temperature. It relates to a method of blowing out the gas inside.

열간등방압 가압성형(HIP, Hot Iso-static Pressing)이란 도 1에 도시된 바와 같이 성형용기(1)의 내부에 금속 분말이나 세라믹 분말 등을 충전한 다음, 이 금속분말 등이 충전된 성형용기를 고온 및 고압 상태로 유지되는 열간등방압 처리 장치(2, HIP 장치)의 내부에 위치시켜 고온고압에 의해 성형용기 내부의 분말을 일정 형상으로 소결 성형하는 것으로, 이때 성형용기(1)의 내부에 수분이나 공기 또는 가스(이하 "가스"라 총칭한다)가 존재하는 경우 성형품 내부에 기공이 형성되거나 또는 재질의 열화로 인한 제품 불량 등의 문제가 발생되기 때문에 일반적으로 이러한 열간등방압 가압성형 공정은 성형용기(1) 내부로부터 가스나 공기가 제거된 진공상태에서 이루어지는데, 이때 성형용기(1) 내부의 진공상태 또는 수분 포함여부 등에 따라 성형 품질이 좌우되기 때문에 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 강재의 성형용기(100) 내부에 분말 원료(110)를 충전한 다음(도 1(a)), 진공장치에 의해 취출관(120)을 통해 가스를 취출한 후, 취출관(120)의 단부와 성형용기(100)를 밀봉(도 1(b))하는 가스 취출방법이 통상 채택되고 있으며, 이때 도 1(c)에 도시된 바와 같은 형상의 성형용기(100)가 사용된다.Hot Iso-static Pressing (HIP) refers to a molding container filled with metal powder or ceramic powder, etc., inside the molding container 1, as shown in FIG. Is placed inside the hot isotropic pressure treatment apparatus (2, HIP apparatus) maintained at a high temperature and a high pressure state to sinter molding the powder inside the molding container into a certain shape by high temperature and high pressure, wherein the interior of the molding container (1) In the presence of moisture, air, or gas (hereinafter referred to collectively as "gas"), pores are formed in the molded product or problems such as product defects due to deterioration of the material are generally caused. Silver is formed in a vacuum state in which gas or air is removed from the inside of the molding container 1, in which the molding quality depends on the vacuum state of the inside of the molding container 1 or water content. Therefore, in the related art, as shown in FIG. 1, the powder raw material 110 is filled into the forming container 100 of steel (FIG. 1 (a)), and gas is blown out through the blowout pipe 120 by a vacuum apparatus. After that, a gas extraction method for sealing the end of the blowout pipe 120 and the molding container 100 (Fig. 1 (b)) is usually adopted, wherein a molding container having a shape as shown in Fig. 1 (c) 100 is used.

그러나 상기와 같은 종래의 가스 취출방법은, 성형용기(100) 내부의 분말 충전층이 배기에 대한 저항요소로 작용하여 성형용기(100)의 내부 중 특히, 용기 저부의 진공도가 상승되지 않아 진공상태에 이르기까지 상당한 시간이 소요된다는 문제가 있다.
However, in the conventional gas extraction method as described above, the powder-filled layer inside the molding container 100 acts as a resistance element to the exhaust, so that the vacuum degree of the inside of the molding container 100, in particular, the bottom of the container does not increase, so that the vacuum state does not increase. There is a problem that it takes a long time to get to.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 아래의 선행기술문헌의 특허문헌 1 내지 5에서는 미리 중공의 성형용기와 분말 원료를 충전한 분말저장용기를 진공상태로 유지한 다음, 진공상태에서 분말저장용기로부터 성형용기로 분말 원료를 이송하는 방법이 제안되고 있으나, 상기 각 특허 문헌의 방법에서는 성형용기와 분말저장용기의 2개의 용기를 모두 진공상태로 유지하기 때문에 진공 배기경로와 분말저장용기로부터 성형용기로의 분말 원료의 이송 경로가 복잡하게 되고, 또한 종래에서와 같이 분말저장용기의 내부에도 분말 원료가 충전되어 있기 때문에 성형용기 내부의 가스를 충분히 취출할 수 없다는 문제는 여전히 해결되지 않고 있다.
In order to solve the above problems, Patent Documents 1 to 5 of the prior art document below maintains a vacuum molding container filled with a hollow molding container and a powder raw material in a vacuum state, and then molded from the powder storage container in a vacuum state. Although a method of transferring powder raw materials to a container has been proposed, in the method of each of the above patent documents, since both containers, a molding container and a powder storage container, are kept in a vacuum state, the vacuum exhaust path and the powder storage container to the molding container are maintained. Since the transport path of the powder raw material is complicated and the powder raw material is also filled in the powder storage container as in the prior art, the problem that the gas inside the molding container cannot be sufficiently extracted is still not solved.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 일본 공개특허 특개2005-60750호 공보에서는 분말 원료를 충전하는 용기의 형상이나 크기에 관계없이 분말 원료로부터 가스를 충분히 취출할 수 있도록 하는 'HIP 처리에 있어서의 분말 원료의 탈기충전 방법 및 장치'를 제안한바 있는데, 이 특허문헌에서는 도 2에 도시된 바와 같이 분말 원료(210)를 성형용기(200)내에서 열간 등방압하는 HIP 처리에 있어서의 분말 원료의 탈기충전 장치(300)에 있어서, 사전 처리실(310) 내에 분말원료(210)를 복수 단의 층상으로 충전하고, 진공배기 장치(320)에 의해 사전 처리실(310)과 성형용기(200)를 탈기시킨 다음, 탈기된 사전 처리실(310) 내의 분말원료(210)를 성형용기(200) 쪽으로 이송하여 충전되도록 한 것으로, 이에 의해 분말원료 중에 미량으로 잔존하는 가스를 취출할 수 있다는 장점은 있으나, 원료분말 중의 가스를 취출하기 위한 장치와 취출 절차가 복잡하다는 단점이 있다.In order to solve the above problems, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2005-60750 discloses a 'powder raw material in the HIP treatment, which allows gas to be sufficiently taken out of the powder raw material regardless of the shape or size of the container filling the powder raw material. Degassing charging method and apparatus of the present invention has been proposed in this patent document, as shown in Figure 2 degassing charging of the powder raw material in the HIP treatment to hot isostatically pressurized powder raw material 210 in the molding vessel 200 In the apparatus 300, the powder raw material 210 is filled in a plurality of layers in the pretreatment chamber 310, and the pretreatment chamber 310 and the molding vessel 200 are degassed by the vacuum exhaust device 320. In this case, the powder raw material 210 in the degassed pretreatment chamber 310 is transferred to the molding container 200 to be filled, whereby a small amount of gas remaining in the powder raw material can be taken out. However, there is a disadvantage that the apparatus and the extraction procedure for taking out the gas in the raw material powder are complicated.

이에 더하여 상기와 같은 장치와 절차에 의해 원료분말 중에 잔존하는 가스를 HIP 공정을 거치기 전에 취출해 낸다 하더라도 여전히 원료분말 중에 미량의 가스가 남아 있을 수 있고, 이러한 미량의 가스는 HIP 공정 진행 중에 성형용기의 내부의 압력과 온도상태에 따라 원료분말로부터 다른 양으로 표출되기 때문에 원료분말 내부에 잔존하는 미량의 가스를 효과적으로 취출해 내기 위해서는 성형용기의 내부의 압력과 온도상태에 따른 가스 취출 방법의 개발이 요구된다.
In addition, even if the gas remaining in the raw material powder is taken out before going through the HIP process by the apparatus and procedure as described above, a small amount of gas may still remain in the raw material powder. Since different amounts are expressed from raw material powders according to the pressure and temperature conditions inside, it is necessary to develop a gas extraction method according to the pressure and temperature conditions inside the molding container in order to effectively extract the trace amount of gas remaining in the raw material powder. Required.

1. 일본 특허공보 제2575451호1. Japanese Patent Publication No. 2575451 2. 일본 특허공보 제2691163호2. Japanese Patent Publication No. 2691163 3. 일본 공개특허공보 특개소62-109903호3. Japanese Patent Laid-Open No. 62-109903 4. 일본 공개특허공보 특개평7-54009호4. Japanese Patent Laid-Open No. 7-54009 5. 일본 공개특허공보 특개평10-36903호5. Japanese Patent Laid-Open No. 10-36903

본 발명은 상기와 같은 종래의 열간등방압 성형공정에 있어서의 가스 취출 방법이 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 성형용기 내부의 잔존 가스를 더욱 효과적으로 취출해 낼 수 있는 가스 취출방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the problems of the gas extraction method in the conventional hot isostatic pressure forming process as described above, to provide a gas extraction method that can more effectively take out the remaining gas in the molding container. Its purpose is to.

상기와 같은 본 발명의 목적은 가스 취출방법을, 상부에 취출관이 설치된 성형용기의 내부를 진공상태로 만듦으로써 상기 성형용기의 내부에 원료 분말을 충전하는 분말 충전 단계와; 분말이 충전된 상기 성형용기를 가열장치의 내부에 투입하는 성형용기 투입 단계와; 상기 성형용기의 상부에 설치된 취출관에 상기 가열장치에 구비된 탈기관의 일단을 연결하는 탈기관 연결 단계와; 상기 가열장치의 내부 온도를 상승시키면서 상기 탈기관을 통해 상기 성형용기 내부의 가스를 외부로 취출하는 승온 및 가스취출 단계 및; 상기 성형용기의 내부가 진공상태로 유지될 수 있도록 상기 취출관의 일부를 압착 및 절단하는 취출관 압착 및 절단 단계로 이루어지되; 상기 승온 및 가스취출 단계는 상기 가열장치의 내부 온도를 단계적으로 승온시켜 가면서 상기 성형용기 내부의 가스를 취출하는 과정으로 구성하는 것에 의해 달성된다.An object of the present invention as described above is a powder filling step of filling the powder of the raw material in the interior of the molding container by making the gas extraction method, the inside of the molding container with the extraction pipe is installed in a vacuum state; A molding container input step of injecting the molding container filled with powder into the heating apparatus; A degassing tube connecting step of connecting one end of a degassing tube provided in the heating apparatus to a blowout tube installed at an upper portion of the molding container; An elevated temperature and gas extraction step of taking out the gas inside the molding container to the outside through the degassing pipe while raising the internal temperature of the heating apparatus; Compression and cutting of the extraction tube for pressing and cutting a portion of the blowout tube so that the inside of the molding container can be maintained in a vacuum state; The temperature raising and gas extracting step is achieved by configuring a process of taking out the gas inside the molding container while gradually raising the internal temperature of the heating apparatus.

이때 가열장치 내부의 단계적 승온은 일정 온도만큼씩 이루어지되, 성형용기 내부의 진공도가 일정 범위 내로 유지될 때까지 이루어지는 것이 바람직하다.At this time, the step-up temperature inside the heating device is made by a predetermined temperature, it is preferable that the vacuum until the inside of the molding vessel is maintained within a certain range.

그리고 가열장치 내부의 온도 상승폭은 30~80℃ 중에서 채택되는 것이 바람직하다.And it is preferable to adopt the temperature increase width in a heating apparatus in 30-80 degreeC.

또한 분말 충전 단계와 성형용기 투입 단계 사이에는 상온에서 상기 성형용기 내부의 가스를 배출해 냄으로써 상기 성형용기의 내부를 안정화시키는 안정화 단계가 이행되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that a stabilization step of stabilizing the inside of the molding container is performed by discharging the gas inside the molding container at room temperature between the powder filling step and the molding container input step.

이에 더하여 가열장치는 내부에 수용부가 구비되는 사각 박스 형상으로서, 상면에는 복수 개의 투입구가 형성되고, 내부에는 전기히터가 구비되며, 상부쪽에는 진공펌프와 연결된 복수 개의 가스취출관이 구비되는 구조인 것이 더욱 바람직하다.
In addition, the heating device has a rectangular box shape having an accommodating part therein, a plurality of inlets are formed on the upper surface, an electric heater is provided on the inside, and a plurality of gas outlet pipes connected to the vacuum pump on the upper side thereof. More preferred.

본 발명은 금속 분말 등을 열간등방압에 의해 가압 성형할 때 원료 분말이 충전된 성형용기 내부의 온도를 한꺼번에 올린 상태에서 가스를 취출하지 않고, 성형용기 내부의 온도를 단계적으로 승온시켜가면서 가스를 취출하기 때문에 원료 분말 속에 혹시 잔존할 수 있는 가스 및 성형용기 내부에 잔존하는 가스를 효과적으로 취출해 낼 수 있어 성형품질이 대폭 개선되는 동시에 조직이 더욱 치밀한 제품을 얻을 수 있다.According to the present invention, when the metal powder or the like is press-molded by hot isotropic pressure, gas is not blown out while raising the temperature of the inside of the molding container filled with the raw material powder at once, and the temperature of the gas is gradually increased by increasing the temperature inside the molding container. Since it is taken out, the gas remaining in the raw material powder and the gas remaining inside the molding container can be effectively taken out, which greatly improves the molding quality and at the same time obtains a more compact product.

또한 본 발명은 분말이 충전된 성형용기에 대해 상온 상태에서 성형용기 내부의 가스를 취출하는 안정화 과정을 미리 거침으로써 더욱 안정된 상태에서 이어지는 가스 취출작업을 진행할 수 있다. In addition, the present invention can proceed the gas extraction operation in a more stable state by going through a stabilization process for taking out the gas inside the molding container at room temperature with respect to the molding container filled with powder.

그리고 본 발명은 작업자 등이 성형용기 내부의 진공도를 계속 확인함으로써 원료 분말 내부에 가스가 잔존하는지 여부를 알 수 있기 때문에 잔류 가스에 따른 성형품의 품질 저하를 사전에 예방할 수 있다.
In addition, the present invention can prevent the deterioration of the quality of the molded article due to the residual gas because the operator can check whether the gas remains in the raw material powder by continuously checking the vacuum degree inside the molding container.

도 1(a, b, c)은 종래의 열간등방압 성형시 분말이 충전된 용기로부터의 가스 취출방법에 대한 예를 보인 구성도,
도 2는 종래의 열간등방압 성형시 분말이 충전된 용기로부터의 가스 취출방법에 대한 또 다른 예를 보인 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 열간등방압용 성형용기로부터 가스를 취출하는 방법을 순서대로 나타낸 순서도,
도 4는 본 발명에 따른 성형용기의 예를 보인 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 분말 충전장치의 예를 보인 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 안정화 장치의 예를 보인 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 가열장치의 예를 보인 구성도,
도 8은 본 발명에 따른 유압 압착기를 이용하여 취출관을 가압 및 절단하는 예를 보인 사용 상태도이다.Figure 1 (a, b, c) is a configuration diagram showing an example of a gas extraction method from a container filled with powder during conventional hot isostatic pressure molding,
Figure 2 is a configuration diagram showing another example of a gas extraction method from a container filled with powder during conventional hot isostatic pressure molding,
Figure 3 is a flow chart showing a method of taking out the gas from the hot isostatic pressing container according to the present invention in order,
4 is a cross-sectional view showing an example of a molding container according to the present invention;
5 is a configuration diagram showing an example of a powder filling apparatus according to the present invention,
6 is a configuration diagram showing an example of a stabilization device according to the present invention,
7 is a configuration diagram showing an example of a heating apparatus according to the present invention,
8 is a use state diagram showing an example of pressurizing and cutting the extraction pipe by using a hydraulic press according to the present invention.

이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성과 작용을 더욱 상세히 설명한다.
Hereinafter, the structure and operation of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, which show preferred embodiments.

본 발명은 HIP 장치를 이용하여 성형용기 내부에 충전된 금속 등의 분말을 고온 고압의 분위기 하에서 소결 성형할 때, 성형용기를 HIP 장치에 투입하기 전에 성형용기 내부의 가스를 효과적으로 취출해 낼 수 있도록 하는 공기 취출방법에 관한 것으로, 이를 위해 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 분말 충전 단계(S100), 성형용기 투입 단계(S200), 탈기관 연결 단계(S300), 승온 및 가스취출 단계(S400) 및 취출관 압착 및 절단 단계(S500)로 이루어지고, 분말 충전 단계(S100)와 성형용기 투입 단계(S200) 사이에는 안정화 단계(S150)가 선택적으로 이행될 수 있다.
According to the present invention, when sintering and molding a powder such as metal filled in a molding container in a high temperature and high pressure atmosphere using a HIP device, the gas inside the molding container can be effectively taken out before putting the molding container into the HIP device. The present invention relates to a method for extracting air, to which the present invention provides a powder filling step (S100), a molding container input step (S200), a degassing tube connecting step (S300), a temperature increase and a gas extraction step (S400), as shown in FIG. ) And the extraction tube compression and cutting step (S500), and the stabilization step (S150) may be selectively performed between the powder filling step (S100) and the molding container input step (S200).

(1) 분말 충전 단계(S100)(1) powder filling step (S100)

이 단계는 도 4에 도시된 바와 같이 소결될 소재의 분말을 스테인리스 등의 금속재질로 이루어진 성형용기(1)의 내부에 충전하는 단계로서, 이때 성형용기(1)는 성형하고자 하는 성형품의 형상과 유사한 형상으로 제작되고, 그 상부에는 파이프 형상의 취출관(2)이 연결되며, 이 취출관(2)의 상부쪽에는 개폐밸브(3)가 연결 설치된다.This step is to fill the powder of the material to be sintered into the molding container (1) made of a metal material such as stainless steel, as shown in Figure 4, wherein the molding container (1) and the shape of the molded article to be molded It is manufactured in a similar shape, and a pipe-shaped blowout tube 2 is connected to an upper portion thereof, and an opening / closing valve 3 is connected to an upper side of the blowout tube 2.

그리고 성형용기(1)의 내부에 충전되는 분말은 금속, 세라믹 등으로 이루어진 분말이 사용된다.The powder filled in the molding container 1 is made of metal, ceramic, or the like.

성형용기(1)의 내부에 분말을 충전할 때에는 진공충전 방식에 의해 충전되는데, 이를 위해 본 발명에서는 분말 충전장치(10)가 준비된다.When the powder is filled in the molding container 1, the powder is filled by a vacuum filling method. For this purpose, the powder filling device 10 is prepared in the present invention.

본 발명에 사용되는 분말 충전장치(10)는 도 5에 도시된 바와 같이, 원료분말이 저장되는 호퍼(11)와, 호퍼(11)의 하단에 연결되는 제1연결관(12A)과, 제1연결관(12A)의 하단에 설치되는 T자형의 분기관(T), 분기관(T)의 어느 하나의 관말에 연결되는 제2연결관(12B)과, 성형용기(1)의 하부에 위치되어 성형용기(1)를 가진시킴으로써 성형용기(1) 내부의 분말을 다지는 가진기(14, vibrator)로 이루어지고, 이때 제1 및 제2연결관(12A, 12B)에는 각각 제1 및 제2개폐밸브(13A, 13B)가 구비되며, 제2연결관(12B)의 관말에는 진공펌프(15)가 구비되고, 분기관(T)의 나머지 하나의 관말에는 성형용기(1)의 상부에 설치된 취출관(2)이 연결된다.As shown in FIG. 5, the powder filling apparatus 10 used in the present invention includes a hopper 11 storing raw material powder, a first connecting pipe 12A connected to a lower end of the hopper 11, and T-shaped branch pipe (T) is installed at the lower end of the first connection pipe (12A), the second connection pipe (12B) connected to any one end of the branch pipe (T), and in the lower portion of the molding container (1) And a vibrator 14 which is positioned to pulverize the powder inside the molding container 1 by excitation of the molding container 1, wherein the first and second connecting pipes 12A and 12B are respectively formed of a first and a second Two open and close valves 13A and 13B are provided, and a vacuum pump 15 is provided at the end of the second connection pipe 12B, and the other end of the branch pipe T is placed on the upper part of the molding container 1. The installed blow-out pipe 2 is connected.

상기와 같은 구조로 이루어진 분말 충전장치(10)를 이용하여 성형용기(1)의 내부에 분말을 충전할 때에는 먼저, 제1연결관(12A)의 제1개폐밸브(13A)를 닫고 성형용기(1)를 가진기(14)에 올려놓은 상태에서 취출관(2)을 분기관(T)에 연결한 다음, 호퍼(11)의 내부에 원료 분말을 충전한 후, 제2개폐밸브(13B)와 개폐밸브(3)를 열고 진공펌프(15)를 작동시켜 성형용기(1) 내부를 진공상태로 만든다.When the powder is filled into the molding container 1 using the powder filling device 10 having the above structure, first, the first opening and closing valve 13A of the first connecting pipe 12A is closed and the molding container ( 1) Connect the outlet pipe (2) to the branch pipe (T) in the state placed on the vibrator (14), and then filled the raw material powder into the hopper 11, the second opening and closing valve (13B) Open and close the valve 3 and operate the vacuum pump 15 to make the inside of the molding container 1 in a vacuum state.

상기와 같은 과정에 의해 성형용기(1) 내부가 진공상태가 되고 나면, 진공펌프(15)의 동작을 정지시킨 다음, 제2연결관(12B)의 제2개폐밸브(13B)를 닫은 후, 성형용기(1) 하부의 가진기(14)를 작동시키면서 제1개폐밸브(13A)를 개방하게 되면 호퍼(1) 속에 저장된 분말이 대기압의 작용에 의해 성형용기(1)의 내부로 충전되며, 이때 가진기(14)의 진동에 의해 성형용기(1) 내부에 충전된 분말이 다져지게 된다. After the inside of the forming container 1 is vacuumed by the above process, the operation of the vacuum pump 15 is stopped, and then the second opening / closing valve 13B of the second connecting pipe 12B is closed. When opening the first opening / closing valve 13A while operating the exciter 14 below the molding container 1, the powder stored in the hopper 1 is filled into the molding container 1 by the action of atmospheric pressure. At this time, the powder filled in the molding container 1 is compacted by the vibration of the exciter 14.

본 발명은 상기와 같은 분말 충전장치(10)를 이용하여 성형용기(1)의 내부에 분말이 충전되기 때문에 분말 충전과정 중에 외부 공기나 수분 등이 유입되는 것이 최소화되는 동시에 가진기(14)에 의해 분말이 다져지면서 충전되기 때문에 분말 속에 혹시 잔류할 수 있는 가스 등이 밀려나오게 된다.
In the present invention, since the powder is filled into the molding container 1 by using the powder filling device 10 as described above, external air or moisture is minimized during the powder filling process, and at the same time, the vibrator 14 is used. As the powder is compacted by the powder, gas, which may remain in the powder, is pushed out.

(2) 안정화 단계(S150)(2) stabilization step (S150)

상기와 같은 분말 충전 단계(S100)에 의해 성형용기(1)의 내부에 분말이 충전되고 나면, 성형용기(1)의 내부에 분말뿐만 아니라 수분이나 공기 또는 가스 등도 혼재하면서 다소 불안정한 상태가 되는데, 이러한 상태에서 후술하는 승온 및 가스취출 단계(S400)에 의해 성형용기(1)의 내부에 존재하는 가스를 취출하게 되면 성형용기(1) 내부의 불안정성 때문에 충전된 분말의 일부가 배출되는 가스와 함께 취출될 수 있는데, 본 단계는 이러한 문제가 발생되는 것을 미연에 방지하기 위해 개폐밸브(3)를 닿은 상태에서 성형용기(1)를 분말 충전장치(10)로부터 분리시킨 다음, 별도로 마련된 안정화 장치(20)를 이용하여 상온 상태에서 성형용기(1) 내부의 가스를 배출해냄으로써 안정화시키는 단계로서, 이에 의해 후술하는 승온 및 가스취출 단계(S400)가 더욱 안정적으로 이행될 수 있으며, 그 결과 가스 취출의 신뢰성이 향상된다. 그리고 본 단계는 필요에 따라 선택적으로 이루어진다.After the powder is filled in the molding container 1 by the powder filling step (S100) as described above, the powder becomes a little unstable while mixing not only powder but also moisture, air, or gas in the molding container 1. In this state, when the gas present in the inside of the molding container 1 is taken out by the temperature raising and gas extraction step (S400) to be described later, a part of the powder filled together is discharged due to the instability of the inside of the molding container 1. In order to prevent such a problem from occurring, this step may be performed by separating the molding container 1 from the powder filling device 10 while touching the on / off valve 3 and then providing a stabilization device (separately provided) 20) by stabilizing by discharging the gas inside the molding container 1 at room temperature, whereby the temperature rising and gas extraction step (S400) described below is more stable. Can be implemented, as a result of which the reliability of gas extraction is improved. This step is optionally performed as needed.

본 발명에 사용되는 안정화 장치(20)는 도 6에 도시된 바와 같이 진공펌프(21)와, 진공펌프(21)에 연결되어 성형용기(1) 내부의 가스를 취출하는 배출관(22)과, 배출관(22)에 설치되어 배출관(22)의 개폐를 조절하는 하는 개폐조절밸브(23)로 이루어지는데, 이때 배출관(22)은 안정화를 위한 성형용기(1)로부터 가스를 취출하는 과정에서 분말도 함께 배출되는지 여부를 작업자가 모니터링할 수 있도록 투명재질의 관으로 이루어지는 것이 바람직하다.Stabilization apparatus 20 used in the present invention is a vacuum pump 21, as shown in Figure 6, the discharge pipe 22 is connected to the vacuum pump 21 to take out the gas inside the molding container 1, It is provided in the discharge pipe 22 is composed of an opening and closing control valve 23 for controlling the opening and closing of the discharge pipe 22, wherein the discharge pipe 22 is a powder degree in the process of taking out the gas from the molding container 1 for stabilization It is preferable that the pipe is made of transparent material so that the worker can monitor whether it is discharged together.

상기와 같은 안정화 장치(20)를 이용하여 성형용기(1) 내부의 분말을 안정화시킬 때에는 성형용기(1)의 상부에 부착된 취출관(2)을 클램프에 의해 안정화 장치(20)의 배출관(22)의 관말에 연결한 다음, 진공펌프(21)를 작동시킨 상태에서 투명의 배출관(22)을 통해 분말이 함께 배출되는지를 모니터링하면서 분말이 배출되지 않는 정도까지 개폐조절밸브(23)를 개방시켜 성형용기(1) 내부의 가스를 배출시킨다.
When stabilizing the powder in the molding container 1 using the stabilizing device 20 as described above, the discharge pipe of the stabilizing device 20 by clamping the outlet pipe 2 attached to the upper part of the molding container 1 ( 22) and then open / close the control valve 23 to the extent that the powder is not discharged while monitoring whether the powder is discharged together through the transparent discharge pipe 22 while the vacuum pump 21 is operated. The gas inside the molding container 1 is discharged.

(3) 성형용기 투입 단계(S200)(3) molding container input step (S200)

이 단계는 분말 충전 단계(S100), 또는 분말 충전 단계(S100)와 분말 안정화 단계(S150)를 거친 성형용기(10)를 가열장치(30)의 내부에 투입하는 단계이다.
This step is a step of injecting the molding container 10, which has undergone the powder filling step (S100), or the powder filling step (S100) and the powder stabilizing step (S150) into the heating device (30).

본 발명에 사용되는 가열장치(30)는 도 7에 도시된 바와 같이 내부에 수용부가 구비되는 사각 박스 형상으로서, 상면에는 복수 개의 성형용기를 내부에 각각 투입할 수 있도록 복수 개의 투입구(31)가 형성되고, 그 내부 벽면 및 바닥에는 각각 전기히터(32)가 설치되며, 가열장치(30)의 상부쪽에는 진공펌프(P)와 연결되며 플렉시블관으로 이루어져 내부에 안치된 성형용기(1) 각각과 연결되는 복수 개의 탈기관(33)이 구비된 구조로서, 가열장치(30)의 외부 벽면에는 전기히터(32)를 제어하기 위한 제어기(도시하지 않음)가 부착되며, 이러한 구조에 의해 복수 개의 성형용기(1)가 가열장치(30)의 내부에 수용되어 한꺼번에 가열되면서 성형용기 내부의 가스가 취출될 수 있다. 그리고 각각의 투입구(31)에는 단열재로 이루어진 덮개(34)가 구비된다.
The heating apparatus 30 used in the present invention has a rectangular box shape having an accommodating part therein as shown in FIG. 7, and a plurality of inlets 31 are provided on the upper surface thereof to respectively insert a plurality of molding containers. It is formed, the inner wall and the bottom of the electric heater 32 is installed, respectively, the upper side of the heating device 30 is connected to the vacuum pump (P) and formed of a flexible tube formed in the molded container (1), respectively A plurality of degassing pipes 33 are connected to each other, and a controller (not shown) for controlling the electric heater 32 is attached to the outer wall surface of the heating device 30. As the molding container 1 is accommodated in the heating device 30 and heated at once, the gas inside the molding container may be taken out. And each inlet 31 is provided with a cover 34 made of a heat insulating material.

(4) 탈기관 연결 단계(S300)(4) Degassing connection step (S300)

이 단계는 성형용기 투입 단계(S200)에 의해 복수 개의 성형용기(1)가 가열장치(30)의 내부에 수용되고 나면, 성형용기(1)의 상부에 설치된 취출관(2)에 탈기관(33)의 일단을 클램프에 의해 연결하는 단계로서, 이에 의해 성형용기(1) 내부의 가스를 취출하기 위한 준비과정이 완료된다.
In this step, after the plurality of molding containers 1 are accommodated in the heating apparatus 30 by the molding container input step S200, the degassing tube (2) is provided in the outlet pipe (2) installed on the upper side of the molding container (1). A step of connecting one end of 33) by a clamp, whereby the preparation for taking out the gas inside the molding container 1 is completed.

(5) 승온 및 가스취출 단계(S400)(5) temperature increase and gas extraction step (S400)

이 단계는 상기 탈기관 연결 단계(S300)에 의해 성형용기(1)의 상부에 설치된 취출관(2)과 가열장치(30)의 탈기관(33)이 연결되고 나면, 성형용기(1)에 부착된 개폐밸브(3)를 연 상태에서 탈기관(33)과 연결된 진공펌프(P)를 작동시켜 탈기관(33)을 통해 성형용기(1) 내부의 가스를 취출해 내는 단계이다.This step is connected to the forming container 1, after the blowout pipe 2 installed on the upper part of the molding container 1 and the degassing tube 33 of the heating apparatus 30 are connected by the degassing tube connecting step (S300). It is a step of taking out the gas inside the molding container 1 through the degassing pipe 33 by operating the vacuum pump (P) connected to the degassing pipe 33 while the attached open / close valve 3 is open.

상기와 같이 진공펌프(P)를 이용하여 성형용기(1) 내부의 가스를 취출하게 되면 성형용기(1)의 내부는 진공상태가 되고, 이때 가열장치(30)의 승온에 의해 성형용기(1) 내부의 온도가 올라가게 되면 분말 속에 잔존하던 가스가 빠져나오면서 성형용기(1) 내부의 진공도가 떨어지게 되는데, 이러한 상태에서 성형을 하게 되면 성형품의 품질이 저하되게 된다.
When the gas inside the molding container 1 is blown out using the vacuum pump P as described above, the inside of the molding container 1 is in a vacuum state, and at this time, the molding container 1 is heated by the heating device 30. When the internal temperature rises, the gas remaining in the powder escapes and the degree of vacuum inside the molding container 1 drops. When the molding is performed in this state, the quality of the molded product is deteriorated.

이에 따라 본 발명에서는 이러한 성형 품질의 저하를 방지하기 위해 가열장치(30) 내부의 온도를 한꺼번에 상승시키지 않고, 일정 온도만큼 상승시킨 다음, 성형용기(1) 내부의 진공도가 일정 시간 동안 일정하게 유지될 때까지 진공펌프에 의해 성형용기(1) 내부의 가스를 계속 취출한 다음, 가열장치(30) 내부의 온도를 일정 온도만큼 상승시킨 후 다시 가스를 취출하는 상기의 과정을 반복하는데, 이때 가열장치(30)의 온도 상승폭(

Figure 112013077662646-pat00001
)은 30~80℃ 중에서 채택(예를 들면, 100℃, 150℃, 200℃, …)되고, 이러한 과정은 가열장치(30) 내부의 온도가 200 ~ 400℃, 성형용기(10) 내부의 진공도가 설정된 진공도(10-4 ~ 10-6 Torr)가 될 때까지 반복되고, 이때 성형용기(1) 내부의 진공도를 측정하기 위해 탈기관(33) 또는 진공펌프(P)에는 진공도 측정장치(도시하지 않음)가 연결 설치된다.Accordingly, in the present invention, in order to prevent such deterioration of the molding quality, the temperature inside the heating apparatus 30 is not increased at once, but is raised by a predetermined temperature, and then the vacuum degree inside the molding container 1 is kept constant for a predetermined time. Continue to withdraw the gas inside the molding container 1 by the vacuum pump until the temperature inside the heating device 30 by a predetermined temperature, and then repeats the above process of taking out the gas again, heating Temperature rise of the device 30 (
Figure 112013077662646-pat00001
) Is adopted among 30 ~ 80 ℃ (for example, 100 ℃, 150 ℃, 200 ℃, ...), this process is the temperature inside the heating device 30 200 ~ 400 ℃, the inside of the molding vessel 10 The vacuum degree is repeated until the set vacuum degree (10 -4 to 10 -6 Torr) is reached, and at this time, the degassing tube 33 or the vacuum pump P is used to measure the degree of vacuum inside the molding container 1. Not shown) is installed in connection.

본 발명은 상기한 바와 같이 성형용기(1) 내부에 대해 승온 및 가스취출 과정을 반복 수행함으로써 성형용기(1) 내부에 잔존하는 가스를 효과적으로 취출할 수 있으며, 그 결과 성형품의 성형 품질이 대폭 개선된다.
The present invention can effectively take out the gas remaining in the molding container 1 by repeating the temperature raising and gas extraction process for the inside of the molding container as described above, as a result of which the molding quality of the molded article is significantly improved do.

(6) 취출관 압착 및 절단 단계(S500)(6) extraction tube compression and cutting step (S500)

이 단계는 승온 및 가스취출 단계(S400)에 의해 성형용기 내부가 일정 시간 동안 진공으로 유지됨으로써 승온 및 가스취출 단계(S400)가 종료되고 나면 도 8에 도시된 형상의 유압 압착기(40)를 사용하여 성형용기(1)의 상부에 연결된 취출관(2)의 일부를 압착한 다음, 압착된 부분을 절단하는 단계로서, 이에 의해 성형을 위한 준비작업이 완료되며, 이후에는 고온고압으로 유지되는 HIP 장치 내부에 분말이 충전된 성형용기(1)를 투입하여 압축 성형하는 HIP 성형공정과 필용한 형상으로 절삭가공하는 등의 마무리 가공공정이 순차적으로 진행된다.
In this step, the inside of the molding container is maintained in a vacuum for a predetermined time by the temperature raising and gas extracting step (S400). After the temperature raising and gas extracting step (S400) is completed, the hydraulic presser 40 having the shape shown in FIG. 8 is used. By pressing a portion of the blowout pipe (2) connected to the upper portion of the molding container 1, and then cutting the compressed portion, thereby completing the preparation for forming, after which the HIP is maintained at high temperature and high pressure The HIP molding process of inserting the molding container 1 filled with powder into the apparatus and compression molding and the finishing processing such as cutting into a necessary shape are sequentially performed.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 금속, 세라믹 분말 등을 열간등방압에 의해 성형할 때 원료 분말이 충전된 성형용기 내부의 온도를 한꺼번에 올린 상태에서 가스를 취출하지 않고, 성형용기 내부의 온도를 단계적으로 승온시켜 가면서 가스를 취출하기 때문에 원료 분말 내부에 혹시 잔존할 수 있는 가스를 효과적으로 취출해 낼 수 있어 성형품질이 대폭 개선되는 동시에 조직이 더욱 치밀한 제품을 얻을 수 있다.
As described above, in the present invention, when forming a metal, ceramic powder, or the like by hot isostatic pressure, the gas inside the molding container filled with raw material powder is not blown out at a time, and the temperature inside the molding container is gradually increased. Since gas is taken out while raising the temperature, gas which may be remaining in the raw material powder can be effectively taken out, thereby greatly improving molding quality and obtaining a more dense product.

1: 성형용기 2: 취출관
3: 개폐밸브 10: 분말 충전장치
11 호퍼 12A: 제1연결관
12B: 제2연결관 13A: 제1개폐밸브
13B: 제2개폐밸브 14: 가진기
15: 진공펌프 20: 안정화 장치
21: 진공펌프 22: 배출관
23: 개폐조절밸브 30: 가열장치
31: 투입구 32: 전기히터
33: 탈기관 34: 덮개
40: 유압 압착기 P: 진공펌프1: molding container 2: blowout pipe
3: on-off valve 10: powder filling device
11 Hopper 12A: First Connector
12B: 2nd connector 13A: 1st opening / closing valve
13B: Second open / close valve 14: Exciter
15: vacuum pump 20: stabilization device
21: vacuum pump 22: discharge pipe
23: control valve 30: heating device
31: inlet 32: electric heater
33: outgassing tube 34: cover
40: hydraulic press P: vacuum pump

Claims (5)

상부에 취출관이 설치된 성형용기(1)를 진공펌프(15)에 연결하여 상기 성형용기(1)의 내부를 진공상태로 만든 다음, 대기압의 작용에 의해 호퍼(11)에 저장된 원료 분말이 상기 성형용기(1)의 내부로 흐르도록 함으로써 상기 성형용기(1)의 내부에 원료 분말을 충전하는 분말 충전 단계(S100)와;
분말이 충전된 상기 성형용기(1)를 가열장치(30)의 내부에 투입하는 성형용기 투입 단계(S200)와;
상기 성형용기(1)의 상부에 설치된 취출관(2)에 상기 가열장치(30)에 구비된 탈기관(33)의 일단을 연결하는 탈기관 연결 단계(S300)와;
상기 가열장치(30)의 내부 온도를 상승시키면서 상기 탈기관(33)을 통해 상기 성형용기(1) 내부의 가스를 외부로 취출하는 승온 및 가스취출 단계(S400) 및;
상기 성형용기(1)의 내부가 진공상태로 유지될 수 있도록 상기 취출관(2)의 일부를 압착 및 절단하는 취출관 압착 및 절단 단계(S500)로 이루어지되;
상기 승온 및 가스취출 단계(S400)는 상기 가열장치(30)의 내부 온도를 단계적으로 승온시켜가면서 상기 성형용기(1) 내부의 가스를 취출하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열간등방압용 성형용기로부터 가스를 취출하는 방법.
Connecting the forming vessel (1) having a discharge pipe in the upper portion to the vacuum pump 15 to make the interior of the forming vessel (1) in a vacuum state, the raw material powder stored in the hopper 11 by the action of atmospheric pressure is Filling the raw material powder in the molding container 1 by flowing into the molding container 1 Powder filling step (S100);
A molding container input step (S200) for introducing the molding container (1) filled with powder into the heating device (30);
A degassing tube connecting step (S300) for connecting one end of the degassing tube (33) provided in the heating device (30) to the extraction pipe (2) installed on the upper part of the molding container (1);
An elevated temperature and gas extraction step (S400) for taking out the gas inside the molding container (1) to the outside through the degassing pipe (33) while raising the internal temperature of the heating device (30);
Compression and cutting step (S500) of the extraction tube for pressing and cutting a part of the blowout pipe (2) so that the inside of the molding container (1) can be maintained in a vacuum state;
The temperature raising and gas extracting step (S400) is a hot isostatic pressure forming vessel, characterized in that the process of taking out the gas inside the molding container 1 while gradually raising the temperature inside the heating device (30). To withdraw gas from the process.
청구항 1에 있어서,
상기 가열장치(30) 내부의 단계적 승온은 일정 온도만큼씩 이루어지되, 상기 성형용기(1) 내부의 진공도가 일정 범위 내로 유지될 때까지 이루어지는 것을 특징으로 하는 열간등방압용 성형용기로부터 가스를 취출하는 방법.
The method according to claim 1,
Step by step temperature increase in the heating device 30 is made by a predetermined temperature, the gas is taken out from the hot isostatic pressure forming vessel, characterized in that until the vacuum degree inside the molding container (1) is maintained within a certain range. How to.
청구항 2에 있어서,
상기 가열장치(30) 내부의 온도 상승폭(
Figure 112013077662646-pat00002
)은 30~80℃ 중에서 채택되는 것을 특징으로 하는 열간등방압용 성형용기로부터 가스를 취출하는 방법.
The method according to claim 2,
Temperature rise in the heating device 30 (
Figure 112013077662646-pat00002
) Is a method of taking out the gas from the hot isostatic pressure forming vessel, characterized in that it is adopted in 30 ~ 80 ℃.
청구항 1에 있어서,
상기 분말 충전 단계(S100)와 성형용기 투입 단계(S200) 사이에는 상온에서 상기 성형용기(1) 내부의 가스를 배출해 냄으로써 상기 성형용기(1)의 내부를 안정화시키는 안정화 단계(S150)가 이행되는 것을 특징으로 하는 열간등방압용 성형용기로부터 가스를 취출하는 방법.
The method according to claim 1,
Between the powder filling step (S100) and the molding container input step (S200) is a stabilizing step (S150) is performed to stabilize the inside of the molding container 1 by discharging the gas inside the molding container (1) at room temperature A method for taking out a gas from a forming container for hot isostatic pressure, characterized in that.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열장치(30)는 사각 박스 형상으로서, 상면에는 복수 개의 투입구(31)가 형성되고, 상기 가열장치(30)의 내부에는 전기히터(32)가 구비되며, 상부쪽에는 진공펌프와 연결된 복수 개의 탈기관(33)이 구비되는 구조인 것을 특징으로 하는 열간등방압용 성형용기로부터 가스를 취출하는 방법.The method according to any one of claims 1 to 3,
The heating device 30 is a rectangular box shape, a plurality of inlet 31 is formed on the upper surface, the electric heater 32 is provided in the interior of the heating device 30, the plurality of upper connected to the vacuum pump And a gas extraction from the hot isostatic pressurizing container, characterized in that the structure is provided with two degassing tubes (33).
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