熱等靜壓加壓裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱等靜壓加壓裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知有使用熱等靜壓加壓裝置的加壓方法，即HIP (熱等靜壓)法。該HIP法的特征在于，在被設(shè)定成數(shù)10~數(shù)10MPa的高壓的環(huán)境的傳壓介質(zhì)氣體的情況下，使燒結(jié)制品(例如陶瓷等)和鑄造制品等被處理物處于其再結(jié)晶溫度以上的高溫來進(jìn)行處理，使被處理物中的殘留氣孔消失。因此，該HIP法以機(jī)械特性的提高、特性偏差的減少、成品率提高等為目的，如今被在工業(yè)上被廣泛地使用。
[0003]但是，在實(shí)際的制造現(xiàn)場，強(qiáng)烈希望HIP處理的迅速化，因此，必須將在HIP處理的工序中也耗費(fèi)時間的冷卻工序在短時間內(nèi)進(jìn)行。因此，探討在以往的熱等靜壓加壓裝置(以下稱作HIP裝置)中，在將爐內(nèi)保持均熱的狀態(tài)下使冷卻速度提高。
[0004]例如，在專利文獻(xiàn)I中記載有下述方法:在熱等靜壓加壓裝置中，用送風(fēng)機(jī)及噴射器使形成第I循環(huán)流的傳壓介質(zhì)氣體的一部分從熱區(qū)的下方合流至第2循環(huán)流，使該已合流的傳壓介質(zhì)氣體在熱區(qū)內(nèi)循環(huán)，同時冷卻，由此將在冷卻過程產(chǎn)生的爐上部和下部的溫度差消除，將爐內(nèi)高效地冷卻。
[0005]在專利文獻(xiàn)I的容器中，低溫的傳壓介質(zhì)氣體未被直接引導(dǎo)至爐內(nèi)，所以不會將容器內(nèi)周面過度冷卻。此外，若是使用噴射器的強(qiáng)制循環(huán)，則能夠?qū)崿F(xiàn)較高的冷卻速度。進(jìn)而，若與在熱區(qū)內(nèi)設(shè)置送風(fēng)機(jī)的情況相比，則使用沒有相對于耐熱性等的材料的制約的噴射器，所以爐構(gòu)造不會變得復(fù)雜，抑制HIP裝置的價格的升高。
[0006]在專利文獻(xiàn)2中公開有下述技術(shù):將高壓容器內(nèi)的傳壓介質(zhì)氣體取出至容器外，在容器外冷卻之后回到容器內(nèi)，由此在短時間內(nèi)進(jìn)行冷卻工序。
[0007]以往的HIP裝置提供為使生產(chǎn)性提高的急速冷卻技術(shù)，能夠?qū)腍IP處理的處理溫度即1000°C ~1400°C的高溫范圍冷卻至能夠?qū)⒈惶幚砦锶〕龅?00°C以下的低溫范圍所需的冷卻時間大幅縮短。具體地，在以往的HIP裝置中，作為大概的平均冷卻速度，在自然冷卻最多為數(shù)°C /min的情況下，能夠達(dá)到數(shù)+°C /min。
[0008]另一方面，相對于鋁鑄造件或鎳基合金的精鑄件進(jìn)行固溶化處理等，但最近需要在HIP處理后進(jìn)行急速冷卻，由此與HIP處理連續(xù)地進(jìn)行這些熱處理。在這樣的固溶化處理中必要的急速冷卻不能在冷卻速度較低的通常的HIP裝置中進(jìn)行，所以目前為止在除了HIP處理以外的另外的爐內(nèi)進(jìn)行再加熱處理及急速冷卻。
[0009]這里，在以鋁鑄造件或鎳基合金的精鑄件為對象的急速冷卻中必要的冷卻速度是至少數(shù)十。C /min以上的非?？斓乃俣?，也有根據(jù)處理物的厚度或材質(zhì)需要100°C /min以上的冷卻速度的情況。這樣的較快的冷卻速度在以往的HIP裝置中難以實(shí)現(xiàn)。
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011 —127886號公報(bào)。
[0011]專利文獻(xiàn)2:日本特開2007— 309626號公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是，提供一種具有處理室的HIP裝置，所述HIP裝置能夠?qū)⒃撎幚硎覂?nèi)在短時間內(nèi)冷卻。
[0013]本發(fā)明提供一種熱等靜壓加壓裝置，前述熱等靜壓加壓裝置具有處理室，使用該處理室內(nèi)的傳壓介質(zhì)氣體進(jìn)行相對于前述被處理物的等靜壓加壓處理，前述熱等靜壓加壓裝置具備殼、加熱部、高壓容器、蓄熱器、冷卻促進(jìn)流路，前述殼配設(shè)成將前述被處理物包圍，前述殼是非透氣性的，前述加熱部被設(shè)置于該殼的內(nèi)側(cè)，在前述被處理物的周圍形成前述處理室，前述高壓容器收納前述加熱部及前述殼，前述蓄熱器被設(shè)置于前述處理室的下偵牝與前述傳壓介質(zhì)氣體進(jìn)行熱交換，由此促進(jìn)該傳壓介質(zhì)氣體的冷卻，前述冷卻促進(jìn)流路形成于前述殼內(nèi)。前述殼配置成形成第1循環(huán)流并且形成第2循環(huán)流，前述第1循環(huán)流為，前述傳壓介質(zhì)氣體穿過該殼內(nèi)的內(nèi)側(cè)流路上升，然后在外側(cè)流路下降，然后回到前述內(nèi)側(cè)流路，前述外側(cè)流路位于前述高壓容器的內(nèi)周面和前述殼的外周面之間，前述第2循環(huán)流為，從前述第1循環(huán)流分岔的傳壓介質(zhì)氣體與前述殼的內(nèi)側(cè)的前述處理室內(nèi)的被處理物熱交換后返回至前述第1循環(huán)流。前述冷卻促進(jìn)流路將與前述被處理物熱交換之后的前述第2循環(huán)流的傳壓介質(zhì)氣體在該傳壓介質(zhì)氣體與前述第1循環(huán)流的傳壓介質(zhì)氣體合流之前引導(dǎo)至前述蓄熱器，使其在該蓄熱器中冷卻。
【附圖說明】
[0014]圖1是涉及本發(fā)明的實(shí)施方式的HIP裝置的主視剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下，基于附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016]圖1表示本實(shí)施方式的熱等靜壓加壓裝置1 (也有稱為HIP裝置1的情況)。該HIP裝置1具備高壓容器2、內(nèi)殼3、外殼4。在前述內(nèi)殼3與前述外殼4之間設(shè)置有容許傳壓介質(zhì)氣體在上下方向上流動的路徑、即內(nèi)側(cè)流路22。在該路徑中設(shè)置有用于將通路開閉的機(jī)構(gòu)、即第1閥17。HIP裝置1具有用于用傳壓介質(zhì)氣體對被處理物W進(jìn)行HIP處理的處理室，在將該處理室內(nèi)冷卻的冷卻過程中，前述路徑被關(guān)閉。傳壓介質(zhì)氣體形成第1循環(huán)流41，所述第1循環(huán)流41為，在前述內(nèi)殼3和外殼4之間上升之后，被引導(dǎo)至前述高壓容器2的內(nèi)周面和前述外殼4的外周面的間隙、即外側(cè)流路12，在該間隙中下降，在此期間，借助與前述高壓容器2的內(nèi)周面的熱交換來被冷卻，再次從外殼底體14的下部穿過氣體流路即第2流通路24被引導(dǎo)至內(nèi)側(cè)流路22。進(jìn)而，傳壓介質(zhì)氣體的一部分從第1循環(huán)流41分岔，該分岔后的傳壓介質(zhì)氣體被引導(dǎo)至前述處理室內(nèi)，與前述被處理物W進(jìn)行熱交換之后，穿過氣體路線即冷卻促進(jìn)流路44，與位于前述處理室的下側(cè)的蓄熱器43進(jìn)行熱交換，之后合流至前述第1循環(huán)流41。以下，對其詳細(xì)情況進(jìn)行說明。
[0017]前述高壓容器2收納前述被處理物W。前述內(nèi)殼3具有非透氣性，配設(shè)成在前述高壓容器2的內(nèi)側(cè)將前述被處理物W包圍。前述外殼4具有非透氣性，配設(shè)成將前述內(nèi)殼3從外側(cè)包圍。這些內(nèi)殼3及外殼4構(gòu)成涉及本發(fā)明的“殼”。在前述內(nèi)殼3和外殼4之間設(shè)有絕熱部件，將內(nèi)殼3的內(nèi)部從外部熱隔尚。
[0018]前述HIP裝置1還具備成品臺6、加熱部7、整流筒8。前述成品臺6在內(nèi)殼3的內(nèi)側(cè)支承被處理物W。加熱部7將前述傳壓介質(zhì)氣體加熱并且形成處理室。前述被處理物W被載置于前述成品臺6上。前述整流筒8被設(shè)置于前述加熱部7和前述被處理物W之間將二者間隔。前述加熱部7被設(shè)置于前述整流筒8的外側(cè)，將前述傳壓介質(zhì)氣體加熱。該被加熱的高溫的傳壓介質(zhì)氣體被從前述整流筒8的上側(cè)供給至該整流筒8的內(nèi)部，在被處理物W的周圍形成該傳壓介質(zhì)氣體的環(huán)境即熱區(qū)。在該熱區(qū)內(nèi)進(jìn)行前述被處理物W的熱等靜壓處理（以下稱作HIP處理)。
[0019]之后，對構(gòu)成前述HIP裝置I的各部件進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020]如圖I所示，前述高壓容器2具有容器主體9、蓋體10、底體11，所述容器主體9繞沿上下方向的軸心形成為圓筒狀。前述容器主體9具有上側(cè)（圖I的紙面中的上側(cè))的開口和下側(cè)（圖I的紙面中的下側(cè)）的開口。前述蓋體10將前述上側(cè)的開口堵塞，前述底體11將前述下側(cè)的開口堵塞。
[0021]在蓋體10和包圍上述上側(cè)開口的前述容器主體9的上端部之間，及在底體11和包圍前述下側(cè)開口的容器主體9的下端部之間，分別設(shè)置有密封件45。這些密封件45將前述高壓容器2的內(nèi)部從外部物理隔離。
[0022]在高壓容器2的周圍，配置有省略圖示的供給配管和排出配管，所述供給配管和排出配管被連結(jié)于該高壓容器2。這些供給配管及排出配管用于將高壓的傳壓介質(zhì)氣體、例如為了能夠進(jìn)行HIP處理被升壓至10~300MPa左右的氬氣或氮?dú)夤┙o至高壓容器2內(nèi)，或?qū)⑵鋸母邏喝萜?排出。
[0023]前述外殼4被配備于高壓容器2的內(nèi)側(cè)。外殼4具有外殼主體13和外殼底體14。外殼主體13 —體地具有圓筒狀的周壁部、將該周壁的上端的開口堵塞的上蓋部。該外殼4配合HIP處理的溫度條件，使用不銹鋼、鎳合金、錳合金或石墨等非透氣性的耐熱材料來形成。外殼4的外殼主體13的前述周壁部具有比上述高壓容器2的內(nèi)