<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung von mit Kanälen ausgestatteten Pulvermetallgegenständen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit Kanälen ausgestatteten Pulvermetall- gegenständen durch Pressen und Sintern, die durch Formen um kanalbildende Elemente herum gebildet werden. Dabei werden nach dem Sintern die kanalbildenden Elemente vollständig aus dem Pressling ent- fernt und so im Gegenstand die erforderlichen Kanäle gebildet. Solche Verfahren werden insbesondere bei der Herstellung von Gegenständen angewendet, die für eine Verwendung bei hohen Temperaturen unter hoherBelastung bestimmt sind, z. B. auf mit Kanälen versehene Turbinenschaufeln, in welchen die Kanäle für das Durchströmen von Flüssigkeit zur Kühlung der Schaufeln dienen.
Die Verwendung kanalbildender Elemente zu den erwähnten Zwecken ist bekannt. Abgesehen von bestimmten Ausnahmen müssen diese Elemente jedoch nach der Formung des Gegenstandes entfernt oder dispergiert werden,'um so die erforderlichen Kanäle zu hinterlassen. Am leichtesten sind jene kanalbildenden Elemente entfernbar, die aus einem Material hergestellt sind, das bei den gewöhnlichen Sintertemperaturen verdampfbar ist, z. B. aus Kadmium- oder Zinkdraht ; diese besitzen jedoch nicht die ausreichende Festigkeit und Steifheit, um der Behandlung während des Formens standhalten zu können, ohne übermässig verformt zu werden. Stoffe wie Kupferdraht haben zwar gerade die ausreichende Festigkeit und Steifheit, müssen aber durch Schmelzen und Dispergieren in die Poren oder Lücken des Körpers des Gegenstandes entfernt werden.
Das kann nachteilig sein, da die erwünschten Eigenschaften des Gegenstandes besonders bei hohen Temperaturen bei der Anwesenheit von dispergiertem Material verschlechtert werden können. Feste und steife Stoffe, wie Stahldraht oder -stäbe, sind zwar vom Standpunkt der Widerstandsfähigkeit gegenüber der genannten Behandlung wünschenswert, aber sie sind schwer zu entfernen und können nicht durch Schmelzen bei der zur Sinterung normalerweise verwendeten Temperatur dispergiert werden.
Zur Vermeidung der vorerwähnten Nachteile wird erfindungsgemäss ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die kanalbildenden Elemente je einen Kern aus festem und steifem Material aufweisen, das normalerweise nach dem Formen des Gegenstandes schwer zu dispergieren oder zu entfernen ist, wobei das Kernmaterial im wesentlichen einen über den üblichen Sintertemperaturen liegenden Schmelzpunkt aufweist und mit einem Stoff überzogen ist, welcher während des Sinterprozesses leicht zu dispergieren oder zu entfernen ist und dabei genügend Spielraum zwischen dem genannten Kern und dem umgebenden Material des geformten Gegenstandes hinterlässt, so dass der Kern aus dem geformten Gegenstand leicht herausgezogen werden kann und dabei einen Kanal darin hinterlässt.
Der genannte Überzug kann auf den Kern durch Tauchen oder Plattieren aufgebracht werden. Das Plattieren kann auf galvanischem, mechanischem, chemischem oder sonst einem geeigneten Wege erfolgen.
Nachstehend wird der Gegenstand der Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnung beispielsweise erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. l eine Ansicht eines Paares von Ständern, die kanalbildende Elemente tragen ; diese gesamte Einheit wird im Inneren einer Pressform zur Herstellung eines mit Kanälen versehenen Gegenstandes eingesetzt. Fig. 2 ist eine Seitenansicht nach Fig. 1 und Fig. 3 lässt in ähnlicher Ansicht wie Fig. 2 die Kerne der kanalbildenden Elemente fertig zum Entfernen nach der Bildung der Kanäle erkennen. Wie man sieht weisen Ständer 1, welche vorzugsweise aus Kupferblech hergestellt sind,
<Desc/Clms Page number 2>
eine Reihe von Löchern 3 auf, die die Enden der Drähte 5 aufnehmen. Die Drähte besitzen gleiche Längen entsprechend der Länge der bei der Herstellung, z.
B. der Turbinenschaufel verwendeten Matrize. Die Anzahl der verwendeten Drähte richtet sich nach der Anzahl der erforderlichen Kanäle im fertigen Gegenstand.
Jeder Draht 5 besteht vorzugsweise aus einem Kern aus Stahldraht von 14 S. W. G. (. 0SO = 2, 00 mm Durchmesser) auf welchen ein verhältnismässig dUnner Überzug aus einem verdampfbaren Stoff wie Zink oder Kadmium aufgebracht ist, der vom Stahldrahtkem leicht dispergiert oder entfernt werden kann. Der Überzug 7 kann durch Eintauchen des Stahlkemes 5 in ein Bad von geschmolzenem Zink hergestellt werden, bis sich die erforderliche Dicke gebildet hat. Solche Überzüge sind. 012" (=0, 3 mm) dick, so dass jedes kanalbildende Element, das einen Kerndurchmesser von. 080" (2, 00 mm) besitzt, nach dem Überziehen einen Gesamtdurchmesser von. 104" (2, 6mm) (12S. W. G.) aufweist, was durch Verwendung eines geeigneten Eichmasses bestimmt werden kann.
Anstatt den Überzugsstoff durch Tauchen auf den Kerndraht aufzubringen, kann dies durch Plattieren des Kerndrahtes geschehen, was durch bekannte Methoden wie z. B. durch elektrisches oder chemisches Aufbringen eines Niederschlages ausgeführt werden kann.
Fig. 2 zeigt die Anordnung, eingesetzt in eine Matrizenhöhlung, in der Metallpulver zusammengepresst und darauffolgend vorgesintert wird, vorzugsweise unter Vakuum oder unter Verwendung eines Edel-
EMI2.1
der Überzug 7 und wird als Dampf entfernt, während er den 14 S. W. G. Stahldrahtkern in Löchern zu- rücklässt, deren Durchmesser etwa dem Gesamtdurchmesser des Drahtes nach dem Überziehen entspricht (d. s. 12 S. W. G.), wie aus Fig. 3 ersichtlich ist ; die beiden Dimensionen sind um einen Betrag kleiner, der durch das Zusammenpressen des Überzuges und des Kerndrahtes während des Pressvorganges gegeben sein kann. Nach dem Vorsintern kann der Pressling auskühlen.
Die Stahldrähte 5 können infolge des Spielraum es 9 leicht herausgezogen werden, der durch das Entfernen des Überzuges 7 entstanden ist, wobei die erforderlichen Kühlkanäle im Turbinenschaufelpressling bestehen bleiben. Der Pressling wird dann gesintert.
Ist der Überzug der Drahtkeme 5 aus einem andern Stoff als Zink, z. B. aus Kupfer, der bei den zur Herstellung des mit Kanälen ausgestatteten Gegenstandes gewohnlich verwendeten Temperaturenschmilzt, so kann der Überzug dadurch dispergiert werden, dass man ihn zum Schmelzen und dadurch zum Einfliessen und Eindringen in Poren oder Lücken im umgebenden Material bringt. Da nur ein verhältnismässig dünner Überzug, z.
B.. 012" (0, 3 mm) auf einem Kern von. 080" (2, 00 mm) Durchmesser, erforderlich ist, ist die Menge des dispergierten Stoffes verglichen mit der Menge, die bei Verwendung eines vollständig aus diesem Stoff bestehenden kanalbildenden Elementes dispergiert werden müsste, klein und dadurch eine Verschlechterung der wünschenswerten Eigenschaften des mit Kanälen ausgestatteten Körpers entsprechend gering. Dort aber, wo eine blosse Spur solcher Stoffe eine starke Verschlechterung der erwünschen Eigenschaften mit sich bringen würde, wie bei Körpern aus Legierungen mit hoher Kriechfestigkeit bei hohen Temperaturen, wird das Dispergieren am besten vermieden und vorteilhafterweise solches Material verwendet, das entfernt statt dispergiert werden kann.
Selbstverständlich kann der Drahtkern und sein Überzug als zusammengesetzter Körper durch Giessen des entfernbaren oder dispergierbaren Stoffes auf den Kerndraht hergestellt werden, wobei der zusammengesetzte Körper, falls notwendig, einem Zug unterworfen werden kann, um die Dicke des entfernbaren oder dispergierbaren Materials auf den erforderlichen Betrag zu reduzieren.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung vomit Kanälen ausgestatteten Pulvermetallgegenständen durch Pressen und Sintern, die durch Formen um kanalbildende Elemente herum gebildet werden, wobei die kanalbildenden Elemente nachher vollständig aus dem Pressling entfernt werden und die erforderlichen Kanäle im Gegenstand hinterlassen, dadurch gekennzeichnet, dass die kanalbildenden Elemente je einen Kern aus festem und steifem Material aufweisen, das normalerweise nach dem Formen des Gegenstandes schwer zu
EMI2.2
turen liegenden Schmelzpunkt aufweist und mit einem Stoff überzogen ist, welcher während des Sinterprozesses leicht zu dispergieren oder zu entfernen ist und dabei genügend Spielraum zwischen dem genannten Kern und dem umgebenden Material des geformten Gegenstandes hinterlässt,
so dass der Kern aus dem geformten Gegenstand leicht herausgezogen werden kann und dabei einen Kanal darin hinterlässt.