タングステン骨格のCipで円筒形ゴム型が使用されるのはなぜですか？均一な密度と高いアスペクト比を実現

円筒形ゴム型は、コールド等方圧プレス（CIP）プロセス中に、油圧を機械的力に変換する不可欠な柔軟なバリアとして機能します。

これらの型は「圧力伝達媒体」として機能し、粉末状のタングステンを囲む弾性エンベロープとして機能します。CIPチャンバーに圧力がかかると、ゴムは均一に変形し、外部油圧を失うことなく、あらゆる方向から粉末表面に直接伝達します。これにより、型内の位置に関係なく、タングステンが均一に圧縮されます。

コアの要点 ゴム型の主な機能は、一方向の力ではなく、等方性（均等）の圧縮を可能にすることです。非常に弾性の高い膜として機能することにより、この型は、剛性ダイプレスに固有の構造的欠陥や密度勾配を効果的に防ぎ、均一な内部密度を持つ、大型で高アスペクト比のタングステン骨格の作成を容易にします。

圧力伝達のメカニズム

「柔軟なエンベロープ」の役割

CIPプロセスでは、ゴム型は剛性のある容器ではなく、柔軟なインターフェースです。

ゴムは高い弾性を持っているため、油圧システムによって生成された圧力をほとんど損失なくタングステン粉末に伝達します。この柔軟性により、型は粉末が圧縮されるにつれて粉末とともに収縮および移動することができ、圧密化サイクル全体を通じて一定の接触と力の伝達を保証します。

全方向性の力の達成

従来の上部または下部から力を加えるプレスとは異なり、円筒形ゴム型は静水圧を促進します。

これは、力が型の表面のすべての点に同時に垂直に印加されることを意味します。この「全周」圧力は、複雑な形状にとって重要であり、粉末がすべての側面から一貫した圧縮率を受けることを保証します。

タングステン骨格の品質への影響

密度勾配の排除

タングステン骨格の形成における大きな課題は、「密度勾配」（粉末が一部の場所で他の場所よりも密に詰められている領域）を回避することです。

剛性のある型は、ダイ壁との摩擦により、これらの勾配をしばしば作成します。柔軟なゴム型は、均一な応力を印加することでこの問題を解消し、均質な内部密度分布をもたらします。この均一性は、高温焼結中の構造的完全性を維持するために不可欠です。

高アスペクト比の実現

主な参照資料では、この方法が特に大型で高アスペクト比の円筒形骨格の製造に有利であると強調しています。

剛性のある型で細長いタングステン円筒を製造すると、通常はひび割れや不均一な圧密化が生じます。ゴム型は、粉末柱を全長にわたって均一に支持し、これらの困難な形状の成功した形成を可能にします。

エンジニアリングのニュアンスと構成

グリーン密度の向上

ゴム型を介して印加される均一な圧力は、タングステンコンパクトの「グリーン密度」（焼成前のプレス粉末の密度）を大幅に増加させます。

この超高圧圧密化により、タングステン粒子間の接触が非常に近くなります。高いグリーン密度は、必要な焼結温度を大幅に低くすることができます。従来の1800〜2200°Cの範囲から約1500°Cに低下する可能性があり、エネルギーを節約し、熱応力を低減します。

空気の閉じ込め管理（二重層型）

単層型が一般的ですが、高度な構成では、欠陥を引き起こす閉じ込められた空気を防ぐために二重層構造が使用されます。

このセットアップは、硬度の異なる内側成形型と外側圧力型で構成されます。外側のゴムを内側のゴムよりも硬くすることで、エンジニアは型を内側から外側へ順番に圧縮させることができます。この「絞り込み」作用は、最終的なシールが形成される前に、粉末粒子の間の残留空気を効果的に排出します。

目標に合わせた適切な選択

タングステン骨格形成のプロセスを設計する際には、型の構成が最終的な品質を決定します。

主な焦点が幾何学的複雑性の場合：ゴムの高い弾性を利用して、剛性ダイでひび割れる高アスペクト比部品（細長い円筒）に均一な圧縮を保証します。
主な焦点が材料均質性の場合：型の等方圧伝達に依存して密度勾配を排除し、焼結中の予測可能な動作を保証します。
主な焦点が欠陥削減の場合：硬度の異なる二重層型設計を検討して、空気を順番に排出し、内部の気孔を防ぎます。

円筒形ゴム型の使用は、単なる封じ込めではありません。それは、生の油圧を、高整合性のタングステン製造のための正確で均一な力に変換する重要なメカニズムです。

概要表：

特徴	タングステン骨格の利点
柔軟なエンベロープ	油圧を全方向性の力に変換
等方圧圧縮	密度勾配を排除し、構造的欠陥を防ぐ
高い弾性	大型で高アスペクト比の形状の形成を容易にする
二重層設計	閉じ込められた空気を順番に排出し、内部の気孔を防ぐ
グリーン密度の増加	焼結温度を下げる（約2000°Cから約1500°Cへ）

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参考文献

Ahmad Hamidi, S. Rastegari. Reduction of Sintering Temperature of Porous Tungsten Skeleton Used for Production of W-Cu Composites by Ultra High Compaction Pressure of Tungsten Powder. DOI: 10.4028/www.scientific.net/amr.264-265.807

この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .