(57)【要約】【課題】焼結後の加圧部材の引き戻し操作や焼結物の取り出し操作が容易に行えるようにする。【解決手段】焼結用粉末材料２の充填空間３を内部に備えた焼結型１に、充填空間に連通する連通孔６，７を形成して、その連通孔と略同径の加圧部材８，９を、充填空間に向けて往復移動自在に、連通孔に嵌合し、加圧部材を充填空間に向けて押圧することにより、その充填空間に充填してある粉末材料を加圧可能に設けてある加圧焼結装置であって、連通孔を、その連通孔に臨む充填空間の開口の径よりも大径に形成して、連通孔と充填空間との連通箇所に段部３０を設けてある。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結用粉末材料の充填空間を内部に備えた焼結型に、前記充填空間に連通する連通孔を形成して、その連通孔と略同径の加圧部材を、前記充填空間に向けて往復移動自在に、前記連通孔に嵌合し、
前記加圧部材を前記充填空間に向けて押圧することにより、その充填空間に充填してある粉末材料を加圧可能に設けてある加圧焼結装置であって、
前記連通孔を、その連通孔に臨む前記充填空間の開口の径よりも大径に形成して、前記連通孔と前記充填空間との連通箇所に段部を設けてある加圧焼結装置。
【請求項２】
前記粉末材料を前記充填空間の上部から充填可能に設け、
前記連通孔を前記充填空間の下部に上下方向に沿って連通するように形成してある請求項１記載の加圧焼結装置。
【請求項３】
前記連通孔を前記充填空間を挟む両側に同芯状に形成し、前記連通孔の少なくとも一方を、その連通孔に臨む前記充填空間の開口の径よりも大径に形成して、前記連通孔と前記充填空間との連通箇所に段部を設けてある請求項１又は２記載の加圧焼結装置。
【請求項４】
前記充填空間を囲む周面を、その充填空間からの焼結物の取り出し側ほど内径が拡がるテーパ面で形成してある請求項１〜３のいずれか１項記載の加圧焼結装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結用粉末材料の充填空間を内部に備えた焼結型に、前記充填空間に連通する連通孔を形成して、その連通孔と略同径の加圧部材を、前記充填空間に向けて往復移動自在に、前記連通孔に嵌合し、前記加圧部材を前記充填空間に向けて押圧することにより、その充填空間に充填してある粉末材料を加圧可能に設けてある加圧焼結装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記加圧焼結装置では、従来、焼結型に、粉末材料の充填空間とその充填空間に連通する連通孔とを全長に亘って一定の内径で同芯状に形成し、その連通孔と略同径の加圧部材を、充填空間に向けて往復移動自在に、連通孔に嵌合している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１６７６０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このため、加圧部材を充填空間に向けて押圧することにより、その充填空間に充填してある粉末材料を加圧するに伴って、加圧部材と連通孔周面との間の僅かな隙間に粉末材料が入り込み易く、その入り込んだ粉末材料が充填空間内の粉末材料と一体の楔状に焼結して、焼結後の加圧部材の引き戻し操作や焼結物の取り出し操作に支障を生じるおそれがある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、焼結後の加圧部材の引き戻し操作や焼結物の取り出し操作が容易に行えるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の特徴構成は、焼結用粉末材料の充填空間を内部に備えた焼結型に、前記充填空間に連通する連通孔を形成して、その連通孔と略同径の加圧部材を、前記充填空間に向けて往復移動自在に、前記連通孔に嵌合し、前記加圧部材を前記充填空間に向けて押圧することにより、その充填空間に充填してある粉末材料を加圧可能に設けてある加圧焼結装置であって、前記連通孔を、その連通孔に臨む前記充填空間の開口の径よりも大径に形成して、前記連通孔と前記充填空間との連通箇所に段部を設けてある点にある。
【０００６】
〔作用及び効果〕
連通孔を、その連通孔に臨む充填空間の開口の径よりも大径に形成して、連通孔と充填空間との連通箇所に段部を設けてあるので、加圧部材と連通孔周面との間に僅かな隙間ができていても、その隙間は段部に沿って鈎状に充填空間に連通し、加圧部材を充填空間に向けて押圧することにより、その充填空間に充填してある粉末材料を加圧しても、加圧部材と連通孔周面との隙間に粉末材料が入り込みにくい。
従って、加圧部材と連通孔周面との間で粉末材料が楔状に焼結するおそれが少なく、焼結後の加圧部材の引き戻し操作や焼結物の取り出し操作が容易に行える。
【０００７】
請求項２記載の発明の特徴構成は、前記粉末材料を前記充填空間の上部から充填可能に設け、前記連通孔を前記充填空間の下部に上下方向に沿って連通するように形成してある点にある。
【０００８】
〔作用及び効果〕
粉末材料を充填空間の上部から充填可能に設け、連通孔を充填空間の下部に上下方向に沿って連通するように形成してあるので、連通孔に嵌合した加圧部材を充填空間の下部から段部に密着するように当て付けて、充填空間の下部を塞いだ状態で、粉末材料を充填空間の上部から充填することができる。
従って、粉末材料の充填空間への充填時に、加圧部材と段部との間に粉末材料が入り込むおそれが少なく、焼結物に形成されるバリが少なくなり、焼結物の仕上げ加工を簡略化できる。
【０００９】
請求項３記載の発明の特徴構成は、前記連通孔を前記充填空間を挟む両側に同芯状に形成し、前記連通孔の少なくとも一方を、その連通孔に臨む前記充填空間の開口の径よりも大径に形成して、前記連通孔と前記充填空間との連通箇所に段部を設けてある点にある。
【００１０】
〔作用及び効果〕
連通孔を充填空間を挟む両側に同芯状に形成してあるので、焼結後の各加圧部材の引き戻し操作や焼結物の取り出し操作に支障を生じるおそれがあるが、連通孔の少なくとも一方を、その連通孔に臨む充填空間の開口の径よりも大径に形成して、連通孔と充填空間との連通箇所に段部を設けてあるので、少なくとも一方の加圧部材と連通孔周面との間で粉末材料が楔状に焼結するおそれが少なく、焼結後の加圧部材の引き戻し操作や焼結物の取り出し操作が容易に行える。
【００１１】
請求項４記載の発明の特徴構成は、前記充填空間を囲む周面を、その充填空間からの焼結物の取り出し側ほど内径が拡がるテーパ面で形成してある点にある。
【００１２】
〔作用及び効果〕
充填空間を囲む周面を、その充填空間からの焼結物の取り出し側ほど内径が拡がるテーパ面で形成してあるので、焼結物を充填空間から取り出し易い。
特に、充填空間に対してその取り出し側から同芯状に連通する連通孔を、その連通孔に臨む充填空間の開口の径よりも大径に形成して、連通孔と充填空間との連通箇所に段部を設けてある場合は、その連通孔に嵌合してある加圧部材を抜き取ることによって、焼結物を連通孔を通して容易に取り出せる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１，２は、本発明による加圧焼結装置を示し、焼結型１を組み付けてある焼結型ユニットＡと、焼結型ユニットＡを装脱自在な装着部Ｂと、装着部Ｂに装着した焼結型ユニットＡの焼結型１に充填してある焼結用粉末材料２を加圧可能な加圧部Ｃとを設けて、粉末材料２を加圧しながら、放電プラズマ焼結や放電焼結，プラズマ活性化焼結などのパルス通電焼結法でその粉末材料２に通電することにより発生するジュール熱で加熱焼結するように構成してある。
【００１４】
前記焼結型１は、図３に示すように、粉末材料２の充填空間３を内部に備えた筒状に形成してあり、充填空間３を囲む周面を、その充填空間３からの焼結物４の取り出し側である下側ほど内径が拡がるテーパ面５で形成して、充填空間３を下側ほど内径が大きい円錐台形状に形成してある。
【００１５】
そして、充填空間３の上端部に上下方向に沿って同芯状に連通する上部連通孔６を、充填空間３の上端部における内径と同じ内径で形成するとともに、充填空間３の下端部に上下方向に沿って同芯状に連通する下部連通孔７を、全周に亘って、その下部連通孔７に臨む充填空間３の開口の径よりも大径に形成して、下部連通孔７と充填空間３との連通箇所に段部３０を環状に設け、充填空間３に連通する連通孔６，７を、その充填空間３を上下方向から挟む両側に同芯状に、焼結型１に形成してある。
【００１６】
前記焼結型ユニットＡは、上部連通孔６に、その上部連通孔６と略同径の上パンチ（加圧部材）８を充填空間３に向けて往復移動自在に嵌合するとともに、下部連通孔７に、その下部連通孔７と略同径の下パンチ（加圧部材）９を充填空間３に向けて往復移動自在に嵌合して構成してあり、上パンチ８を上部連通孔６から抜き出して、粉末材料２を充填空間３の上部から充填可能に設けてある。
【００１７】
また、焼結型ユニットＡは、下パンチ９の外周部に固定してある下パンチ固定板１０に複数のガイド棒１１を固定すると共に、焼結型１の外周部に固定してある焼結型固定板１２と、上パンチ８の外周部に固定してある上パンチ固定板１３とを、焼結型固定板１２が下側に位置するように、それらのガイド棒１１に上下スライド移動自在に嵌合することにより、上下一対のパンチ８，９と焼結型１とを、上下一対のパンチ８，９を充填空間３に向けて相対的に往復移動自在に連結して構成してある。
【００１８】
前記焼結型１は、サーメット等の電気抵抗が大きくて、かつ、耐熱衝撃性の高い材料で形成してあり、焼結型１と焼結型固定板１２は、セラミックなどの絶縁材１４を介して互いに固定してある。
【００１９】
また、上パンチ８と下パンチ９は、タングステン，モリブデン、二ホウ化チタンなどの導電性と耐熱性とを備えた金属化合物で形成してあり、上パンチ８と上パンチ固定板１３、および、下パンチ９と下パンチ固定板１０も、セラミックなどの絶縁材１４を介して互いに固定して、上下のパンチ８，９と焼結型１とを、電気的に絶縁する状態で連結してある。
【００２０】
そして、各パンチ８，９の一端側に円錐台状に拡径する拡径部１５を一体に設けて、後述するパンチ用電極１６，１７による押圧用接触面１８を対応するパンチ８，９の径よりも大径に一体形成し、各押圧用接触面１８にパンチ用電極１６，１７を接触させて、それらの押圧用接触面１８を通して上パンチ８と下パンチ９とに通電することにより、充填空間３に充填してある粉末材料２にジュール熱を発生させて、その粉末材料２を加熱焼結できるように構成してある。
【００２１】
また、焼結型固定板１２を下パンチ固定板１０に対して上方にのみ駆動移動可能な単動のスプリングバック式第１空気圧シリンダ１９と、上パンチ固定板１３を下パンチ固定板１０に対して上方にのみ駆動移動可能な単動のスプリングバック式第２空気圧シリンダ２０とを設けて、後述するように、粉末材料２の充填空間３への充填や、粉末材料２の焼結物４の焼結型１からの取り出しが容易に行えるように構成してある。
【００２２】
前記加圧部Ｃは、基台２１と上部ベース板２２とを複数の支柱２３で連結するとともに、基台２１と上部ベース板２２との各々に、焼結用電源２４に接続してある円柱状のパンチ用電極１６，１７と、これらのパンチ用電極１６，１７を互いに遠近方向に駆動移動させる空気圧シリンダなどの駆動装置２５とを設けて構成してある。
【００２３】
前記装着部Ｂは、各支柱２３の上下方向中間部位に小径部２６を形成し、焼結型ユニットＡの下パンチ固定板１０を位置決め状態で載置する凹面部２７を形成してある載置板２８にそれらの小径部２６を挿通して、載置板２８を一定範囲で上下スライド移動自在に支持するとともに、下パンチ９や下パンチ用電極１７が出退自在な貫通孔２９を載置板２８に設けて構成してある。
【００２４】
上記加圧焼結装置による粉末材料２の加圧焼結手順を説明する。
図３（イ）に示すように、焼結型ユニットＡを下パンチ固定板１０が下側に位置するように支持し、第１空気圧シリンダ１９を収縮させて下パンチ９を焼結型１の下部連通孔７に嵌合した状態で、第２空気圧シリンダ２０を伸張作動させて、上パンチ８を焼結型１の上部連通孔６から抜き出し、離型剤を塗布してある焼結型１の充填空間３内に上部連通孔６を通して粉末材料２を充填する。
【００２５】
次に、図３（ロ）に示すように、第２空気圧シリンダ２０を収縮させて上パンチ８を上部連通孔６に嵌合した焼結型ユニットＡを、図１に示すように、装着部Ｂに位置決め状態で装着する。
【００２６】
そして、図２に示すように、上下のパンチ用電極１６，１７を互いに近接する方向に駆動移動させることにより、上下のパンチ用電極１６，１７を押圧部材として、焼結型ユニットＡの上パンチ８と下パンチ９とを、上下のパンチ用電極１６，１７で充填空間３に向けて押圧して、充填空間３内の粉末材料２を加圧しながら、その粉末材料２に通電して加熱焼結する。
【００２７】
次に、上下のパンチ用電極１６，１７を互いに離間する方向に駆動移動させて、焼結型ユニットＡを装着部Ｂから取り出し、図３（ハ）に示すように、第１空気圧シリンダ１９と第２空気圧シリンダ２０とを伸張作動させて、下パンチ９を焼結型１の下部連通孔７から抜き出して、粉末材料２の焼結物４を焼結型ユニットＡから取り出す。
【００２８】
〔その他の実施形態〕
１．本発明による加圧焼結装置は、不活性ガスの雰囲気中や、真空中で粉末材料を加圧焼結するものであっても良い。
２．本発明による加圧焼結装置は、焼結型ユニットを搬送装置で移動させて、焼結型への離型剤の塗布工程や粉末材料の充填工程，粉末材料の加圧焼結工程，焼結物の取り出し工程などを自動的に行うように構成してあっても良い。
３．本発明による加圧焼結装置は、奥塞がり状の充填空間と、その充填空間に連通する単一の連通孔とを焼結型に形成し、その連通孔と充填空間との連通箇所に段部を設けてあっても良い。
この場合、充填空間内の焼結物を連通孔を通して容易に取り出せるように、充填空間の奥側に連通する貫通孔を焼結型に形成して、その貫通孔に出退自在に嵌合した嵌合部材を充填空間の内部に押し込むことによって、充填空間内の焼結物を連通孔から押し出せるように構成しても良い。
４．本発明による加圧焼結装置は、充填空間を挟む両側に同芯状に形成した連通孔の双方を、その連通孔に臨む充填空間の開口の径よりも大径に形成して、連通孔と充填空間との連通箇所に段部を設けてあっても良い。
５．本発明による加圧焼結装置は、連通孔の周方向一部を、その連通孔に臨む充填空間の開口の径よりも大径に形成して、連通孔と充填空間との連通箇所に段部を部分的に設けてあっても良い。
６．本発明による加圧焼結装置は、連通孔と、その連通孔に嵌合する加圧部材の横断面形状は円形に限定されず、必要に応じて任意の横断面形状に形成することができる。
７．本発明による加圧焼結装置は、焼結型を複数に分離して焼結物を取り出すように構成してあっても良い。
８．本発明による加圧焼結装置は、焼結型に設けたヒータや、焼結型に通電することにより発生するジュール熱で、被導電性の粉末材料を加熱焼結するように構成してあっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】加圧焼結装置の側面図
【図２】加圧焼結装置の側面図
【図３】焼結型ユニットの側面図
【符号の説明】
１    焼結型
２    粉末材料
３    充填空間
５    テーパ面
６    連通孔
７    連通孔
８    加圧部材
９    加圧部材
３０  段部
【図１】
2004277770.tif 000003
【図２】
2004277770.tif 000004
【図３】
2004277770.tif 000005