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JPH10232290A - Manufacturing method of ceramic bellows - Google Patents

Manufacturing method of ceramic bellows

Info

Publication number
JPH10232290A
JPH10232290A JP9036426A JP3642697A JPH10232290A JP H10232290 A JPH10232290 A JP H10232290A JP 9036426 A JP9036426 A JP 9036426A JP 3642697 A JP3642697 A JP 3642697A JP H10232290 A JPH10232290 A JP H10232290A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bellows
mold
ceramic
sintering
molded body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9036426A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuo Fujisaki
勝夫 藤崎
Kiyoshi Fukaya
清 深谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Atomic Energy Agency
Original Assignee
Japan Atomic Energy Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Atomic Energy Research Institute filed Critical Japan Atomic Energy Research Institute
Priority to JP9036426A priority Critical patent/JPH10232290A/en
Publication of JPH10232290A publication Critical patent/JPH10232290A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Diaphragms And Bellows (AREA)
  • Moulds, Cores, Or Mandrels (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベローズをセラミックスで製造する方法につ
いてのものである。従来、金属製のベローズを高温で使
用する場合、耐えられる温度はせいぜい500℃程度で
あった。本発明のセラミックス製ベローズを使用すれ
ば、約1000℃で使用してもクリープ量が少なく有利
になる。 【解決手段】 波形に削った黒鉛棒とビニール又はゴム
の袋との間にセラミックス粉末を充填し、それをCIP
で処理してセラミックス成形体を作る。その後、成形体
の外面を波形の面(完成したベローズの外表面になる部
分)に切削する。別に用意した内面が波形の二つ割れの
金型を成形体にはめ込み、真空中で金型の二つ割れの部
分を溶接する。その後、金型ごとHIP処理を行い、セ
ラミックスの焼結を行う。焼結後、金型を取り外し、黒
鉛棒は空気中での高温酸化により消滅させる。
(57) [Problem] To provide a method for producing a bellows from ceramics. Conventionally, when a metal bellows is used at a high temperature, the withstand temperature is about 500 ° C. at the most. The use of the ceramic bellows of the present invention is advantageous because the creep amount is small even when used at about 1000 ° C. SOLUTION: A ceramic powder is filled between a corrugated graphite rod and a vinyl or rubber bag, which is then filled with CIP.
To make a ceramic molded body. Thereafter, the outer surface of the molded body is cut into a corrugated surface (a portion to be the outer surface of the completed bellows). A separately prepared mold having a corrugated inner surface is inserted into the molded body, and the two divided portions of the mold are welded in a vacuum. Thereafter, HIP processing is performed for each mold, and sintering of ceramics is performed. After sintering, the mold is removed and the graphite rod is extinguished by high temperature oxidation in air.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高温ガス炉、核融
合炉等の原子力関係のみならず高温機器を使用する一般
産業においても利用できるセラミックスベローズの製作
方法及びその方法により製造されたセラミックスベロー
ズに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a ceramic bellows which can be used not only in the field of nuclear power such as a high temperature gas reactor and a fusion reactor but also in general industries using high temperature equipment, and a ceramic bellows manufactured by the method. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

○ 高温ガス炉は、冷却材をヘリウムガスとする核分裂
型原子炉である。原子炉は高温高圧のもとで運転され、
原子炉出口のヘリウムガスの温度と圧力は900〜95
0℃、4MPaに達する。このような高温高圧下で用い
られる構造用材料は、炉心近傍では黒鉛材料を主とし、
一次冷却系では耐熱金属材料が用いられる。
○ The HTGR is a nuclear fission reactor using helium gas as a coolant. The reactor is operated under high temperature and pressure,
The temperature and pressure of the helium gas at the reactor outlet are 900-95
It reaches 0 ° C and 4 MPa. Structural materials used under such high temperatures and pressures are mainly graphite materials near the core,
In the primary cooling system, a heat-resistant metal material is used.

【0003】原子炉を構成する装置に制御棒がある。こ
の制御棒も運転中は約900〜950℃の高温ヘリウム
ガスに曝される。制御棒は普通の運転の時は、その移動
速度はゆっくりと動くが、原子炉スクラムの時は、引き
抜かれていた制御棒は急速に落下の状態で挿入される。
この時、原子炉の底部に制御棒は衝突するが、その衝撃
力を緩和するため、制御棒の下部にショックアブソーバ
としてベローズを取り付けている。現在取り付けられて
いるベローズは耐熱合金を用いているが、衝突時のベロ
ーズの温度が高いため、衝突力のため変形が生じやす
い。
[0003] There is a control rod in an apparatus constituting a nuclear reactor. This control rod is also exposed to high-temperature helium gas at about 900 to 950 ° C. during operation. In normal operation, the control rod moves slowly, but in the case of a reactor scram, the withdrawn control rod is rapidly inserted in a falling state.
At this time, the control rod collides with the bottom of the reactor, but a bellows is attached as a shock absorber below the control rod to reduce the impact force. The bellows currently attached use a heat-resistant alloy, but since the temperature of the bellows at the time of collision is high, deformation is likely to occur due to the collision force.

【0004】一方、高温ガス炉の核エネルギー(熱)を
利用して水素製造を行う場合、水素製造プラントは原子
炉格納容器の外側に設置され、原子炉と水素製造プラン
トとの間には隔離弁が設けられる。この隔離弁(現在開
発中)にも約900℃のヘリウムガスが流れるが、弁の
気密性を維持するためには、ベローズを備えた弁とする
ことが望ましい。ベローズによって気密を維持する弁
は、一般にベローズ弁といわれ、この形式の弁は現在の
ところ、ベローズの材料に耐熱合金を用いたとしても、
長期間使用するには500℃の使用温度が限度であると
されている。
On the other hand, when hydrogen production is performed using nuclear energy (heat) of a high temperature gas reactor, the hydrogen production plant is installed outside the containment vessel, and is isolated between the reactor and the hydrogen production plant. A valve is provided. Helium gas of about 900 ° C. also flows through this isolation valve (currently under development), but it is desirable to use a valve provided with a bellows in order to maintain the airtightness of the valve. Valves that maintain airtightness with bellows are generally referred to as bellows valves, and this type of valve is currently available even if a heat-resistant alloy is used for the bellows material.
The operating temperature of 500 ° C. is considered to be the limit for long-term use.

【0005】○ 核融合炉は、その原理上、炉の構造部
材は強力な磁場に曝される。配管等が磁場のあるところ
に設置された場合、その材料が金属であるならば、磁場
が変動する際、大きな電磁力を受けるので、配管等の設
計に際しては不必要な電磁力をも加味して強度計算をす
る等不利になる。核融合炉の将来炉については、できる
だけ非金属材料を使用し、電磁力を受けず又放射化を避
ける計画をしており、そこでの配管系はセラミックス製
を予定している。現在のところ、管については見通しが
立っているが、ベローズについては製作及び使用実績が
ないため、金属製ベローズを使用する予定である。
[0005] In a fusion reactor, its structural members are exposed to a strong magnetic field due to its principle. If the pipe is installed in a place where a magnetic field is present, and if the material is metal, it receives a large electromagnetic force when the magnetic field fluctuates. It is disadvantageous to calculate strength. For future fusion reactors, we plan to use non-metallic materials as much as possible, not receive electromagnetic force and avoid activation, and the piping system there will be made of ceramics. At present, there is an outlook for pipes, but there is no production and use of bellows, so metal bellows will be used.

【0006】○ 上記の高温ガス炉のところで述べたよ
うに、高温で使用するベローズは耐熱合金で作られたも
のでも、クリープを生じるような高い温度になると機械
的性質が低下し、長期間の使用が困難となる。そこで、
高温での機械的性質の優れたSiC等のセラミックスを
用いてベローズを製作すれば、高温で長期に渡って使用
することが出来る。物としての「セラミックス製ベロー
ズ」及び製法としての「ベローズをセラミックスにより
製造する方法」については、過去の技術情報は見いだす
ことが出来ず、従来の技術の参照は出来ない。本発明が
「製造方法」について開示するものであるにもかかわら
ず、敢えて上記高温ガス炉及び核融合炉についての現状
でのベローズの使用例について述べたのはこのためであ
る。なお、製造方法の従来技術として次の方法が知られ
ている。
[0006] As described above for the high-temperature gas furnace, even if the bellows used at a high temperature is made of a heat-resistant alloy, the mechanical properties deteriorate at a high temperature at which creep occurs, and the Difficult to use. Therefore,
If a bellows is manufactured using ceramics such as SiC having excellent mechanical properties at a high temperature, it can be used at a high temperature for a long time. Regarding the “ceramic bellows” as the product and the “method of manufacturing bellows with ceramics” as the manufacturing method, no past technical information can be found, and no reference can be made to conventional technologies. Although the present invention discloses the "production method", it is for this reason that the use examples of the bellows at present for the high temperature gas reactor and the fusion reactor are described. The following method is known as a conventional manufacturing method.

【0007】SiC(炭化ケイ素)セラミックスの円柱
ブロックを作る方法 円柱ブロックを作るに必要なSiCの粉末をゴムシ
ートまたはビニールシートで出来た円筒状の袋に入れ
る。袋をシールしてCIP(常温静水圧プレス)のチャ
ンバーに入れ、静水圧を加え、成形する。 成形後、ゴムシート又はビニールシートを取り外
す。 成形された円柱状ブロックをHIP(高温静水圧プ
レス)にかけ、高温、高静水圧下で焼結を行うが、その
準備作業として静水圧がブロックに加わるよう厚さの薄
い金属(焼結温度で軟化する金属)で、全面を覆う。金
属の継ぎ目はシール溶接を行うが、溶接は真空中で行
い、ブロック内部に空気が残らないようにする。 この状態でHIPにかけ、焼結する。 焼結後、ブロックをHIPから取り出し、金属の覆
いを取り外す。 必要があればこのブロックに研削等の仕上げ加工を
して完成品とする。
A method of making a cylindrical block of SiC (silicon carbide) ceramics The powder of SiC necessary for making a cylindrical block is put into a cylindrical bag made of a rubber sheet or a vinyl sheet. The bag is sealed and put into a CIP (normal temperature isostatic press) chamber, and hydrostatic pressure is applied to mold. After molding, remove the rubber sheet or vinyl sheet. The formed cylindrical block is subjected to HIP (high-temperature isostatic pressing), and sintering is performed under high temperature and high hydrostatic pressure. As a preparatory work, a thin metal (with sintering temperature) is applied so that hydrostatic pressure is applied to the block. Cover the entire surface with softening metal). Seal welding is performed on metal seams, but welding is performed in a vacuum so that no air remains inside the block. In this state, it is subjected to HIP and sintered. After sintering, remove the block from the HIP and remove the metal covering. If necessary, this block is finished by grinding or the like to obtain a finished product.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来のベローズは金属
製であり、耐熱合金を用いたとしても、クリープを生ず
るような高い温度での長期間の使用には限度があるとい
う問題点があった。そこで、本発明では、耐熱合金より
も高温で優れた機械的性質を示すセラミックスでベロー
ズを製作することにより、この問題点を解決した。
The conventional bellows is made of metal, and even if a heat-resistant alloy is used, there is a problem that long-term use at a high temperature that causes creep is limited. . Thus, the present invention has solved this problem by manufacturing a bellows from ceramics that exhibit superior mechanical properties at higher temperatures than a heat-resistant alloy.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】以下に、本発明における
ベローズをセラミックスで製作する一つの方法を示す。 図1に示すような表面に波状を有する黒鉛製の丸
棒(以下、黒鉛中子という)を旋盤にて削り出す。旋盤
作業で残った端面のセンター穴は残す。 図2に示すように、ゴムシート又はビニールシー
トで作成した円筒状の袋の中に黒鉛中子を入れ、その廻
りに原料のセラミックス粉末を充填する。充填後、円筒
状の袋をシールする。シールにあたっては黒鉛中子の両
端を袋の外に出す。この部分は、後で旋盤加工の際、チ
ャックで掴む部分又はセンターが差し込まれる部分であ
る。 図3に示すように、の工程で出来た充填物をそ
のままCIPに入れ、高い静水圧をかけ固め、ブロック
に成形する。 CIP処理を終えたブロック状成形体から袋をは
がし、旋盤加工にて、ベローズの厚さの部分が残るよう
に削り取る。図4に削り取った後成形体の状態を示す。 図5に示すような二つに分離出来る金型を用意す
る。この金型は内面が波状になっており、の工程で出
来上がった成形体にはめあう寸法に出来ている。この金
型に成形体を入れ、二つに割れた継ぎ目を真空中でシー
ル溶接する。溶接後の状態を図6に示す。 金型で閉じられた成形体をHIPにかけ、アルゴ
ンガスの高温高圧下でセラミックスの焼結を行う。金型
は焼結する温度で軟化するような材質を選ぶので、静水
圧力は成形体に均一に加わる。図7にHIPによる焼結
の様子を示す。 HIP処理後、金型のシール溶接部をハツリによ
り削り取り、金型を分離する。その後、黒鉛中子の両端
面からドリルにより穴をあける。この穴は次の工程で行
う黒鉛中子の空気酸化を容易に行うためのものである。
穴のあいた黒鉛中子の付いたベローズを図8に示す。 黒鉛中子の付いたベローズを電気炉に入れ、空気
中で徐々に温度を上げ、黒鉛中子を酸化する。酸化が終
わると、少量の灰が残り、これを除去してベローズの製
作は完了する。完成品を図9に示す。
Hereinafter, one method of manufacturing the bellows of the present invention from ceramics will be described. A round rod made of graphite having a wavy surface as shown in FIG. 1 (hereinafter referred to as a graphite core) is cut out with a lathe. Leave the center hole of the end face left by lathe work. As shown in FIG. 2, a graphite core is placed in a cylindrical bag made of a rubber sheet or a vinyl sheet, and the surroundings are filled with ceramic powder as a raw material. After filling, the cylindrical bag is sealed. When sealing, put both ends of the graphite core out of the bag. This part is a part to be gripped by a chuck or a part into which a center is inserted when lathing is performed later. As shown in FIG. 3, the filler formed in the step is put into CIP as it is, hardened by applying high hydrostatic pressure, and formed into a block. The bag is peeled off from the block-shaped compact after the CIP treatment, and the lathe is used to cut off the bellows so that the thickness of the bellows remains. FIG. 4 shows the state of the compact after shaving. A mold that can be separated into two as shown in FIG. 5 is prepared. This mold has a wavy inner surface, and is made to have a size that fits the molded product obtained in the step. The molded body is put in this mold, and the seam split into two is sealed and welded in a vacuum. FIG. 6 shows the state after welding. The molded body closed by the mold is subjected to HIP, and the ceramic is sintered under high temperature and high pressure of argon gas. Since the mold is made of a material that softens at the sintering temperature, the hydrostatic pressure is uniformly applied to the molded body. FIG. 7 shows a state of sintering by HIP. After the HIP treatment, the seal welding portion of the mold is scraped off with a razor to separate the mold. Thereafter, holes are drilled from both end surfaces of the graphite core. This hole is for easily performing air oxidation of the graphite core in the next step.
FIG. 8 shows a bellows with a perforated graphite core. The bellows with the graphite core is placed in an electric furnace and gradually heated in air to oxidize the graphite core. At the end of the oxidation, a small amount of ash remains and is removed to complete the bellows fabrication. The finished product is shown in FIG.

【0010】[0010]

【発明の実施の態様】本発明により製作されたセラミッ
クス製ベローズと金属製ベローズの高温での強度を比較
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The ceramic bellows manufactured according to the present invention and the metal bellows are compared in strength at high temperature.

【0011】ベローズに加わる外力(引っ張り、圧力)
と発生応力との関係を次の式に示す(式の出典はJIS
B8243 P79)。なお、式中の寸法表示に関する
記号については、図10を参照のこと。
[0011] External force (pull, pressure) applied to the bellows
The relationship between the stress and the generated stress is shown in the following equation (the source of the equation is JIS
B8243 P79). Refer to FIG. 10 for the symbols related to the dimension display in the formula.

【0012】[0012]

【式1】 ここで、σ:ベローズに生じる応力 E:ベローズの材料のヤング率 t:ベローズの板の厚さ δ:ベローズの伸び b:ベローズの波のピッチの1/2 h:ベローズの波の高さ N:ベローズの波数の2倍の値 P:ベローズに加わる圧力 比較の対象はセラミックスと金属の違い、つまり材質の
違いであるから、 (1) 式を単純化する。まず、圧力
は加わらず(従って(1)式の第2項は零になる)、引っ
張りにより伸びを加えたとし、且つ、ベローズの寸法
は、セラミックスの場合も金属の場合も同じであるとす
る(従ってδを除いたt、b、h関連及び定数 1.5を包
括的にKで置き換えることができる)。単純化した式は
次の通りとなる。
(Equation 1) Here, σ: stress generated in the bellows E: Young's modulus of the material of the bellows t: thickness of the bellows plate δ: elongation of the bellows b: 1/2 of the pitch of the bellows wave h: height of the bellows wave N : Twice the wave number of the bellows P: pressure applied to the bellows The comparison is made of the difference between ceramics and metal, that is, the difference in material, so equation (1) is simplified. First, it is assumed that no pressure is applied (therefore, the second term of the equation (1) becomes zero), and that elongation is applied by pulling, and that the dimensions of the bellows are the same for both ceramics and metals. (Thus, the t, b, h associations and the constant 1.5, excluding δ, can be comprehensively replaced by K). The simplified equation is as follows.

【0013】[0013]

【式2】 (2) 式を変形すると(Equation 2) (2) By transforming the equation

【0014】[0014]

【式3】 ここで、例えばSiC(炭化ケイ素)セラミックスの機
械的性質について述べる。安全に使用できる発生応力つ
まり許容応力は、約900℃での破壊応力は常圧で焼結
したものでも350MPaであり、安全率を3として、
約117MPaに見積もられる。ヤング率は400MP
aである。
(Equation 3) Here, mechanical properties of, for example, SiC (silicon carbide) ceramics will be described. The generated stress that can be used safely, that is, the allowable stress, is that the fracture stress at about 900 ° C. is 350 MPa even when sintered under normal pressure.
It is estimated to be about 117 MPa. Young's modulus is 400MP
a.

【0015】一方、金属の場合、使用する耐熱合金をハ
ステロイXR(Ni基耐熱合金、その組成は、Cr:2
0.5−23.0%,Mo:8−10%,Fe:17−
20%,Co:0.5−2.5%,W:0.2−1.0
%,残りNi)とした場合、約900℃で、10,00
0時間でクリープ破断する応力は約9MPaであり、そ
の応力の2/3倍を許容応力とすると、約6MPaとなる。
ヤング率は140GPaである。
On the other hand, in the case of metal, the heat-resistant alloy used is Hastelloy XR (Ni-based heat-resistant alloy, the composition of which is Cr: 2
0.5-23.0%, Mo: 8-10%, Fe: 17-
20%, Co: 0.5-2.5%, W: 0.2-1.0
%, The remaining Ni) at about 900 ° C. and 10,000
The stress at which creep rupture occurs in 0 hours is about 9 MPa, and if 2/3 times the stress is defined as the allowable stress, it will be about 6 MPa.
The Young's modulus is 140 GPa.

【0016】つまり、SiC(炭化ケイ素)はハステロ
イXRに比べ、許容応力で約20倍(117/6=19.5)大き
くすることが出来、ヤング率で約3倍(400/140=2.9)
である。
That is, the allowable stress of SiC (silicon carbide) can be increased by about 20 times (117/6 = 19.5) compared to Hastelloy XR, and the Young's modulus can be increased by about 3 times (400/140 = 2.9).
It is.

【0017】ここで、ベローズの波の数がSiC(炭化
ケイ素)の場合もハステロイXRの場合も同じで形状寸
法も同じとして、(3)式で、ハステロイXRの場合の
σ,E,K,N及びδをそれぞれ1とすれば、SiC
(炭化ケイ素)のδは、σに20,Eに3,Kに1,N
に1を代入すると、6.7 となる。即ち、SiC(炭化
ケイ素)で製造したベローズは、ハステロイXRで製造
したベローズに比べ、高温下(約900℃)では 6.7
倍の伸びを許容することが出来る。この点が、この発明
の特徴であり、作用効果として強調すべきところであ
る。
Here, assuming that the number of waves of the bellows is the same in SiC (silicon carbide) and in the case of Hastelloy XR, and that the shape and dimensions are the same, Equation (3) is used to obtain σ, E, K, and σ in the case of Hastelloy XR. If N and δ are each 1, SiC
Δ of (silicon carbide) is 20 for σ, 3 for E, 1, N for K
Substituting 1 into gives 6.7. That is, the bellows made of SiC (silicon carbide) at a high temperature (about 900 ° C.) is 6.7 compared with the bellows made of Hastelloy XR.
Double elongation can be tolerated. This point is a feature of the present invention and should be emphasized as an operational effect.

【0018】[0018]

【実施例】【Example】

・ セラミックス原料粉末をSiCとし、黒鉛中子を微
粒等方性黒鉛で製作し
・ The ceramic raw material powder is made of SiC and the graphite core is made of fine-grained isotropic graphite.

【0019】、金型をモリブデンで製作し、金型のシー
ル溶接を電子ビーム溶接とする
A mold is made of molybdenum, and the seal welding of the mold is electron beam welding.

【課題を解決するための手段】の〜のプロセスでベ
ローズを製造する方法を行った。
Means for Solving the Problems A method for producing a bellows by the processes of (1) to (4) was carried out.

【0020】・ セラミックス原料粉末をSiCとし、
黒鉛中子を微粒等方性黒鉛で製作し、金型を使わずに、
HIPにかけるが、HIPでは圧力は加えないが温度を
加える。すなわち、上記〜の工程のうちの工程は
行わず、の工程では圧力を加えない。ベローズをこの
ようにして製造する方法を行った。
The ceramic raw material powder is SiC,
The graphite core is made of fine-grained isotropic graphite, and without using a mold,
HIP is applied, but without pressure but with temperature. That is, none of the above-mentioned steps is performed, and no pressure is applied in the step. A method for producing bellows in this way was performed.

【0021】・ かかる方法により図11に示すように
ベローズの曲線の部分の肉厚を厚くし、応力の集中を緩
和したベローズを得た。
With this method, as shown in FIG. 11, the thickness of the bellows curve portion was increased to obtain a bellows in which the concentration of stress was reduced.

【0022】[0022]

【発明の効果】従来、金属製のベローズを高温で使用す
る場合、その耐えられる温度はせいぜい500℃程度で
あった。これに対し、本発明のセラミックス製ベローズ
を使用すれば、約1000℃で使用してもクリープ量が
少なく有利になる。
Conventionally, when a metal bellows is used at a high temperature, the withstand temperature is at most about 500 ° C. On the other hand, when the ceramic bellows of the present invention is used, even when used at about 1000 ° C., the creep amount is small, which is advantageous.

【0023】即ち、従来の金属製のベローズは、900
℃程度の高温で使用するとクリープ現象が起こり、そこ
で許容応力を低くしてベローズを設計しなければならな
かった。一方、本発明のSiC(炭化ケイ素)を使用す
るベローズでは、許容応力を大きく取ることが出来、ま
た、900℃ 程度では、クリープはほとんど起こらな
い。
That is, the conventional metal bellows is 900
When used at a high temperature of about ℃, a creep phenomenon occurs, and the bellows must be designed with a low allowable stress. On the other hand, in the bellows using SiC (silicon carbide) of the present invention, a large allowable stress can be obtained, and at about 900 ° C., almost no creep occurs.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】表面に波状を有する黒鉛製の丸棒を示す図であ
る。
FIG. 1 is a view showing a graphite round bar having a wavy surface.

【図2】ゴムシート又はビニールシートで作成した円筒
状の袋の中に黒鉛中子を入れ、その廻りに原料のセラミ
ックス粉末を充填したことを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing that a graphite core is placed in a cylindrical bag made of a rubber sheet or a vinyl sheet, and ceramic powder as a raw material is filled around the core.

【図3】得られた充填物をそのままCIPに入れ、高い
静水圧をかけ固め、ブロックに成形することを示す図で
ある。。
FIG. 3 is a view showing that the obtained filler is put into CIP as it is, hardened by applying a high hydrostatic pressure, and formed into a block. .

【図4】CIP処理を終えたブロック状成形体から袋を
はがし、旋盤加工にて、ベローズの厚さの部分が残るよ
うに削り取った成形体の状態を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a state of a molded body that is obtained by removing a bag from a block-shaped molded body that has been subjected to the CIP process, and then shaving the lamination so that a portion of the bellows thickness remains.

【図5】内面が波状になっており、図4の工程で出来上
がった成形体にはめあう寸法に出来ている二つ割れでき
る金型を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a mold that can be split into two and has a wavy inner surface, and has a size that fits the molded product obtained in the process of FIG. 4;

【図6】二つに割れた継ぎ目を真空中でシール溶接した
溶接後の状態を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a state after welding in which a seam split into two pieces is seal-welded in a vacuum.

【図7】金型で閉じられた成形体をHIPにかけ、アル
ゴンガスの高温高圧下でセラミックスの焼結を行う様子
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a state in which a molded body closed by a mold is subjected to HIP and sintering of ceramics is performed under high temperature and high pressure of argon gas.

【図8】HIP処理後、金型のシール溶接部を削り取
り、金型を分離し、黒鉛中子の両端面からドリルにより
穴をあけた黒鉛中子の付いたベローズを示す図である。
FIG. 8 is a view showing a bellows with a graphite core obtained by drilling holes from both end surfaces of a graphite core by shaving off a seal welding portion of the die after HIP processing, separating the die, and drilling.

【図9】黒鉛中子の付いたベローズを電気炉に入れて加
熱して黒鉛中子を燃焼除去して得られた完成したベロー
ズを示す図である。
FIG. 9 is a view showing a completed bellows obtained by placing a bellows with a graphite core in an electric furnace and heating to burn off the graphite core.

【図10】本発明のベローズの波状表面形状を示す図で
ある。
FIG. 10 is a view showing a wavy surface shape of the bellows of the present invention.

【図11】本発明の波状表面の波状部の肉厚を厚くした
ベローズを示す図である。
FIG. 11 is a view showing a bellows having a thicker wavy portion on a wavy surface according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

r:波部内半径、t:ベローズ板の厚さ、b:ベローズ
の波のピッチの1/2、h:ベローズの波の高さ。
r: inner radius of the wave portion, t: thickness of the bellows plate, b: 1/2 of the pitch of the wave of the bellows, h: height of the wave of the bellows.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F16J 3/04 C04B 35/64 302Z ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FIF16J 3/04 C04B 35/64 302Z

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】表面に波状を有する黒鉛製の中子とゴム又
はビニールで出来た袋の間にセラミックス粉末を充填
し、袋をシールし、袋ごと常温静水圧プレスにかけてセ
ラミックス成形体を作り、その後、成形体の表面を波状
に切削し、波状を有する二つ割れの金型を成形体にはめ
込み、真空中で二つ割れの部分を溶接し、金型ごと高温
静水圧プレスにかけセラミックスの焼結を行い、焼結
後、金型を外し、黒鉛中子は空気中で酸化により消滅さ
せることからなるセラミックスベローズの製造方法。
Claims 1. A ceramic powder is filled between a graphite core having a wavy surface and a bag made of rubber or vinyl, and the bag is sealed. Then, the surface of the molded body is cut into a wave shape, the two-part mold having the wavy shape is fitted into the molded body, the two parts are welded in a vacuum, and the whole mold is subjected to high-temperature isostatic pressing to fire ceramics. A method for producing ceramic bellows, comprising sintering, sintering, removing the mold, and extinguishing the graphite core by oxidation in air.
【請求項2】セラミックス粉末はSiCとし、黒鉛中子
は微粒等方性黒鉛を使用し、金型はモリブデンで製作
し、金型の溶接は電子ビーム溶接で行い、焼結はアルゴ
ンガス雰囲気で行う上請求項1に記載のセラミックスベ
ローズの製作方法。
2. The ceramic powder is SiC, the graphite core is fine isotropic graphite, the mold is made of molybdenum, the mold is welded by electron beam welding, and the sintering is in an argon gas atmosphere. The method for producing a ceramic bellows according to claim 1, which is performed.
【請求項3】ベローズの曲線部の肉厚を厚くして、請求
項1または請求項2に記載の方法で製造したセラミック
スベローズ。
3. A ceramic bellows manufactured by the method according to claim 1 or 2, wherein a thickness of a curved portion of the bellows is increased.
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