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Verfahren zur Herstellung eines hohlen Formkörpers aus feinverteiltem Pulver
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von hohlen Körpern aus pulverförmigen Materialien, wobei das Pulver dem bei der Detonation eines hochexplosiven Sprengstoffes erzeugten Druckstoss unter- worfen wird.
In der brit. Patentschrift Nr. 833, 673 ist ein Verfahren zur Umwandlung von Metallpulver in eine zusammenhängende Masse beschrieben, bei dem die gegenseitigen Beruhrungsflächen der Metallteilchen weitgehend zum Verschwinden gebracht und die Metallteilchen selbst miteinander vereinigt werden, wodurch der Körper im wesentlichen ein kontinuierliches Gefüge erhält. Dieses Verfahren besteht darin, dass um einen das Metallpulver enthaltenden, wasserdichten Behälter ein detonatioI1sfähiger, hochexplosiver Sprengstoff angelagert wird, der eine zur Übertragung eines Druckes auf den Inhalt des wasserdichten Metallpulverbehälters zumindestens ausreichende Sprengkraft entwickelt. Der mit dem hochexplosiven Sprengstoff umpackte Behälter wird dabei in ein verdämmend wirkendes Flüssigkeitsbad eingesetzt, wonach der Sprengstoff zur Detonation gebracht wird.
Dieses Verfahren kann zur Erzeugung von Ingots oder Barren aus bestimmten Metallen und Legierungen angewendet werden, die nach den normalen Schmelzverfahren nicht ohne weiteres hergestellt werden können. Das Verfahren eignet sich besonders vorteilhaft zur Vereinigung von feinem Titanpulver zu festen Barren, die dann weiteren Bearbeitungsgängen unterworfen werden können.
Die Erfindung betrifft im besonderen ein Verfahren zur Herstellung hohler Formkörper aus fein verteilten Pulvern.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines hohlen Formkörpers aus fein verteiltem Pulver, das durch die bei der Detonation von Sprengstoffen oder Gemischen solcher Sprengpulver erzeugten DrUcke verdichtet werden kann, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass ein Kern oder auch mehrere Kerne aus nichtexplosivem, nachgiebigem Material, das nachträglich aus dem Formkörper entfernt wird, mit einer Schicht des in einem dunnwandigen Behälter enthaltenen Pulvers umgeben wird, worauf der Pulverbehälter an einem vorbestimmten Abschnitt nahe seiner Aussenfläche mit einer Schicht von hochexplosivem Sprengstoff umgeben und dieser zur Detonation gebracht wird. Jeder Kern besteht vorteilhafterweise aus einem dünnwandigen Behälter und einem darin befindlichen Füllmaterial.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wird bewirkt, dass bei der Detonation des Sprengstoffes das ganze, dem vorbestimmten Abschnitt der Pulverbehälteroberfläche anliegende Pulver verdichtet wird und einen hohlen Körper bildet.
Die Erfindung betrifft somit auch auf diese Weise aus pulverförmigen Materialien hergestellte hohle Körper.
Die Erfindung eignet sich insbesondere fUr die Herstellung von hohlen Körpern, z. B. rohrförmigen Körpern, aus fein verteilten metallischen oder nichtmetallischen Pulvern. Die Erfindung sieht ein geeignetes Verfahren zur Formgebung von hohlen Körpern aus solchen Gemischen von Metallpulver vor, die durch Schmelzen nicht legiert werden können. Die Erfindung ist auch zur Herstellung von hohlen, z. B. rohrförmigen Körpern anwendbar, die in bezug auf ihre Masse eine variable Zusammensetzung haben.
Bei einer vorteilhaften Durchführungsform der Erfindung wird die Sprengstoffschicht mit einem flüssigen Medium umgeben, wofür sich Wasser als besonders geeignet erwiesen hat.
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Gemäss der Erfindung können Metallpulver, z. B. pulverförmiges Aluminium, Titan, Nickel usw. und viele nichtmetallische Pulver, z. B. Graphit, anorganische Salze und pulverisierte keramische Materialien, die bei erhöhten Temperaturen beständig sind, zu Körpern geformt werden.
Die Sprengstoffschicht kann beliebige detonationsfähige Sprengstoffe enthalten, doch entsprechen Explosivstoffe, die Pentaerythrittetranitrat (PETN), Trinitrotoluol (TNT) oder Nitroglyzerin enthalten, am besten. Eine für diesen Zweck besonders günstige Form des Sprengstoffes ist die handelsübliche detonierende Zündschnur, die einen Kern aus Pentaerythrittetranitrat enthält und mit einer wasserdichten Hülle umschlossen ist. Diese Zündschnur kann um den Metallpulverbehälter schraubenlinienförmig aufgewickelt oder in anderer Weise angebracht werden, um die erforderliche Sprengstoffschicht zu bilden.
Bei Anwendung der Sprengstoffschicht in dieser Form lässt sich bei der Detonation eine gleichmässige Verdichtungskraft erzielen, wenn der Sprengstoff mit einer beträchtlichen Flüssigkeitsmenge, vorzugsweise Wasser, umschlossen wird.
Obgleich die Sprengstoffschicht auch in einigem Abstand vom Pulverbehälter angeordnet werden kann, wird es im allgemeinen doch bevorzugt, dass sie mit diesem Behälter in Berührung steht. Bei der Verdichtung von Pulver zu relativ dünnwandigen hohlen Körpern ist es allerdings oft von Vorteil, zwischen der Schicht aus Sprengstoff und dem zu dem gewünschten Hohlkörper zu verdichtenden Pulver eine Pufferschicht aus etwas pulverförmigem Material anzuordnen, das nicht für dauernd einen Teil des fertigen Hohlkörpers bilden soll. Diese Pufferschicht kann in irgendeinem geeigneten äusseren Behälter so untergebracht sein, dass das Material der Pufferschicht mit dem dünnwandigen Behälter, der das zum
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von dem zum gewünschten Körper zu verdichtenden Pulver trennende Behälter kann z.
B. aus Aluminium, Papier, Pappe od. dgl. bestehen. Bei Verwendung einer solchen Pufferschicht wird die Gefahr des Auftretens von Rissen oder Brüchen in der Wand des gewünschten hohlen Körpers ausgeschaltet. Das verdichtete Material der Pufferschicht kann je nach seiner Beschaffenheit vom fertigen hohlen Körper durch Abschneiden, Abmeisseln, Abschleifen, Auflösen, Abbrennen oder in anderer Weise entfernt werden.
Der Kern als Ganzes darf nicht explosiv sein und muss so beschaffen sein, dass er sich während des Formgebungsvorganges nicht bis zu einem unerwünschten Ausmass mit dem zum Hohlkörper zu verformenden Pulver verbindet. Der Kern soll ferner so beschaffen sein, dass sich das Volumen, das von der zur Formung des hohlen Körpers erforderlichen Pulvermenge tatsächlich umschlossen ist, bei Eintritt der Explosion plötzlich wesentlich verkleinern kann. Der Kern als Ganzes darf selbstverständlich während der Explosion nicht als ein starrer Körper wirken, weil dies einen Bruch des verdichteten Körpers hervorrufen würde.
Der dünnwandige Kernbehälter muss selbst leicht verformbar sein und, falls seine Länge die Länge des vom Sprengstoff umschlossenen Pulverkörpers nicht überschreitet, muss sein Verschluss leicht zerreissbar oder verformbar sein, um einen Austrittsweg für das Füllmaterial des Kernes zu schaffen, das beim Auslösen der Detonation aus dem umschlossenen Raum abfliesst ; dies ist nicht erforderlich, wenn das Füllmaterial an sich stark komprimierbar ist, z. B. bei einer gasförmigen Füllung. Der Kernbehälter soll für das Kernfüllmaterial undurchlässig sein, er kann aber aus weichem Material bestehen und kann beim
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liche beträchtliche Verkleinerung des umschlossenen Volumens dadurch erreicht, dass nach dem Aufreissen des Kernbehälter ein Teil der Flüssigkeit quer zur Richtung des Explosionsdruckes verlagert wird.
Bei Kernfüllungen aus pulverisierten, leicht komprimierbaren oder schmelzbaren Feststoffen ist oft eine Volumenverkleinerung ohne wesentliche Verschiebung von Material aus der Umgrenzung des ursprünglich vom Kern eingenommenen umschlossenen Raumes möglich. Obgleich Gase als Kernfüllung verwendbar sind, sind jedoch Feststoffe, die unter der Wirkung der Explosion Gase in grossen Mengen oder sehr schnell erzeugen, wie z. B. Ammoniumnitrat, weniger geeignet, weil der innerhalb des umschlossenen hohlen Körpers durch die im Augenblick der Explosion gebildeten Gase entwickelte Druck so gross sein kann, dass der geformte Körper zerbrochen wird, bevor das Gas aus dem Ende des Behälters austreten kann. Gute Kernmaterialien sind zumeist Salze der Alkali- und Erdalkalimetalle in körniger Form, wobei Natriumchlorid und mineralische Bariumverbindungen besonders gute Resultate geben.
Kerne aus den beiden letztgenannten Materialien werden jedoch beim Formungsvorgang verdichtet und missen nachher, z. B. durch Auslaugen mit Wasser, entfernt werden. Wenn aber ein Material wie hydratisiertes Natriumsulfat verwendet wird, so löst sich dieses während des Formungsvorganges in seinem Kristallwasser und fliesst gewöhnlich aus dem geformten hohen Körper heraus. Diese Art von Kernmaterial ist daher oft vorteilhaft verwendbar.
Die Erfindung eignet sich ganz besonders gut zur Herstellung von Rohren mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt und im wesentlichen gleicher Wandstärke. Solche Rohre können gemäss der Erfin-
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dung dadurch hergestellt werden, dass in einem geeigneten Behälter rund um einen axial angeordneten, zylindrischen Kern aus geeignetem Material symmetrisch eine gleichmässig dicke Schicht des Pulvers an- geordnet wird, wonach auf der Oberfläche des Pulverbehälters eine geeignete Ladung von hochexplosivem
Sprengstoff gleichmässig verteilt angeordnet und zur Detonation gebracht wird. Auf diese Weise kann die
Erfindung zur Erzeugung von Rohren aus nichtmetallischen Pulvern, wie Graphit und aus den verschieden- sten Metallpulvern angewendet werden.
Besondere Vorteile bietet die Erfindung bei der Erzeugung von
Rohren aus Titan-, Aluminium-, Nickel- und Eisenpulver und aus Gemischen dieser Pulver sowie aus be- stimmten Stahlpulvern. Die Erfindung bietet eine leichte Herstellungsmöglichkeit zur Bildung von Hohl- körpern aus verdichteten Gemischen vonMetallpulvern selbst dann, wenn solche Gemische durch normale
Schmelzverfahren nicht legiert und verformt werden können. Die Erfindung bietet gleicherweise ein Mit- tel zur Vereinigung von Rohren aus Materialien, die nicht leicht durch Schmelzen miteinander verbun- den werden können.
Beispielsweise ist es notorisch schwierig, Aluminium an andere Metalle anzuschwei- ssen, doch lässt sich ein Rohr mit einem Längsabschnitt aus Aluminium, verbunden mit einem Längsab- schnitt aus einem andern Metall, leicht herstellen, wenn in entsprechender Weise angeordnete Anteile von Aluminiumpulver und dem Pulver des andern Metalles nach dem erfindungsgemässen Verfahren be- handelt werden.
In ähnlicher Weise können Rohre hergestellt werden, bei denen die Zusammensetzung des Materials in Richtung der Rohrachse oder in Durchmesserrichtung regelbar variiert werden kann. So können z. B. Rohre hergestellt werden, die an dem einen Ende aus einem bestimmten Metall und an dem andern Ende aus einem andern Metall bestehen, während der Mittelteil beide Metalle in inniger Vermischung enthält, wobei sich die Zusammensetzung entlang dieses Mittelteiles allmählich in der Weise ändert, dass der An- teil des einen Metalles grosser und der Anteil des andern Metalles kleiner wird. Ebenso leicht können nach der Erfindung auch Rohre mit einer inneren Auskleidung aus einem Metall hergestellt werden, die von einer aus einem andern Metall bestehenden, äusseren Schicht umschlossen ist.
Diese Anwendung der Er- findung ist besonders vorteilhaft, wenn für die innere Schicht unbedingt ein teures Metall verwendet werden muss, während der äussere Teil, der nur zur Erzielung der notwendigen Festigkeit gebraucht wird, aus einem billigeren Metall bestehen kann. Metallrohre dieser Art werden vielfach in chemischen Anlagen verwendet, können aber nicht nach einem Schmelzverfahren hergestellt werden. Nach der Erfindung können auch Rohre hergestellt werden, bei denen ein Längsabschnitt aus einem Metall besteht und der restliche Teil aus einem nichtmetallischen Pulver, wie Graphit, oder aus einem Gemisch des metallischen mit dem nichtmetallischen Pulver, hergestellt ist.
Ferner kann ein Rohr erzeugt werden, das eine äussere Schicht aus Metall und eine innere Schicht aus nichtmetallischem Material hat ; umgekehrt kann die äussere Schicht des Rohres nichtmetallisch und die Auskleidung metallisch sein.
Weiters können hohle Körper mit einer Mehrzahl von Durchgangskanälen dadurch hergestellt werden, dass in das zu verdichtende pulverförmige Material entsprechend viele Kerne der weiter oben beschriebenen Art eingesetzt werden, so dass jeder Kern für sich vollständig von dem pulverförmigen Material umgeben ist. Auf diese Weise kann z. B. ein zylindrischer Körper mit einer Mehrzahl von Durchgangskanälen geformt werden, die zur Achse des Körpers parallel sind.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Körper haben dank ihres praktisch vollkommen kontinuierlichen Gefilges eine für alle in Betracht kommenden Verwendungszwecke ausreichende Festigkeit.
Die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung von rohrförmigen Körpern aus pulverförmigen Materialien ist an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiele l bis 12 : Bei diesen Beispielen wurde pulverförmiges Aluminium und Titan zu rohrförmigen Körpern mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt und im wesentlichen gleichbleibend dicker Wand verdichtet, wobei Kerne aus verschiedenen Materialien verwendet wurden.
In Fig. 1 der Zeichnung ist die aus einem inneren Kern, dem zu einem Rohr zu formenden Pulvermaterial und der Schicht aus Sprengstoff zusammengefasste Einheit, in verwendungsfertiger Anordnung und in Wasser getaucht, in einem axialen Vertikalschnitt dargestellt. Das Kernfilllmaterial 1 war in einem Pappezylinder 2 mit einer Wandstärke von 0, 25 mm enthalten. Der Kern war axial im Metallpulver 3 angeordnet, das in einem dünnwandigen Aluminiumrohr 4 mit einem Durchmesser von 5, 5 cm und einer Wandstärke von 0, 05 cm enthalten war, von dem ein Teil in Ansicht von aussen gezeigt ist. Auf die Enden der Rohre 2 und 4 mit dem Kernfallmaterial l bzw. dem Metallpulver 3 waren dünne Zelluloidscheiben 5 aufgeklebt, um diese Rohre wasserdicht zu verschliessen.
Die Sprengstoffladung 6, von der ein
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gen schraubenförmig fest um die Aussenfläche des Aluminiumrohre 4 mit dem Metallpulver so aufgewickelt war, dass sie diese Oberfläche vollständig und gleichmässig bedeckte. Die Enden von vier gleich langen Zündschnurstücken 7 waren mittels Klebeband an dem einen Ende der Sprengladung 6 an vier über den Umfang gleichmässig verteilten Punkten befestigt. Die andern Enden der Zündschnurstücke 7 waren mittels Klebeband mit dem einen Ende eines gemeinsamen Zündschnurstückes 8 verbunden, dessen anderes Ende in einer nicht dargestellten Sprengkapsel eingesetzt war.
Die Zündschnurstücke 7 und das gemeinsam Zündschnurstück 8 waren passende Längsabschnitte einer mit Kunststoff umhüllten detonierenden Zündschnur mit 9, 35 g Pentaerythrittetranitrat je Meter. Bei der beschriebenen Anordnung der Zünd- schnurstücke 7 wird die Explosivladung 6 gleichzeitig an vier Stellen gezilndet, wodurch die bei Zilnddung der Ladung von einem einzigen Punkt aus gegebene Gefahr, dass am Endteil des bei der Explosion erzeugten Rohres ungleichmässige Streifen entstehen, wesentlich verringert wird. Der Idealfall wäre eine gleichzeitig erfolgende Initialzündung der Ladung am ganzen- Umfang derselben, doch ist es sehr schwierig, Initialzilndmittel in dieser Weise anzuordnen.
Da sich indessen die Detonation schnell vergleich-
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Endteil des durch die Explosion erzeugten Metallrohres betroffen ; für die Abmessungen der in den beschrie- benen Beispielen hergestellten Rohre hat sich eine an vier Punkten eingeleitete Initialzündung als zufrie- denstellend erwiesen. Die Streifenbildung könnte vollständig vermieden werden, wenn die Sprengladung an dem dem Initialzilnder zugekehrten Ende über die zu verdichtende Pulvermasse hinaus verlängert wird ; im allgemeinen ist es jedoch vorteilhafter, eine Anordnung nach Fig. 1 vorzusehen und am betreffenden Rohrende einen kurzen Abschnitt, der etwa deformiert ist oder sonstwie nicht entspricht, abzutrennen.
Die zündfertig zusammengefasste Einheit war in einem grossen Behälter 9, der Wasser 10 enthielt, eingesetzt und im Behälter durch Aufhängedrähte 11, die um eine Tragstange 12 gewickelt waren, so in ihrer Lage gehalten, dass die Sprengladung 6 von einer dicken Schicht von Verdämmungswasser 10 umgeben war.
Das Kernfüllmaterial l, der Kernbehälter 2, die Metallpulverbeschickung 3, der Metallpulverbehälter 4 und die Schicht der Sprengladung 6 hatten alle eine Höhe von 23 cm. Die Sprengladung 6 bestand aus 7, 5 m detonierender Zündschnur.
Bei der nach der Detonation des Zündschnurstückes 8 und der Zündschnurstileke 7 erfolgenden Detonation der Sprengladung 6 wurde das Metallpulver 5 zur Rohrform verdichtet. Einzelheiten der Abmessungen des Kernes und des verdichteten Materials vor und nach der Verdichtung bei den Beispielen 1 - 12 sind in der Tabelle angeführt.
Das in den Beispielen 1 - 7 verwendete Aluminiumpulver hatte ein Schilttgewicht von 1, 25 g/cm3 und enthielt Teilchen, die das 60 Maschensieb (brit. Standardsieb) passierten, auf dem 100 Maschensieb (brit. Standardsieb) jedoch zurückblieben, d. s. Teilchen einer Grösse von 0, 152 bis 0, 251 mm. Das Titanpulver in den Beispielen 8 - 12 hatte ein Schüttgewicht von 1, 30 g/cm3 und die Teilchengrösse betrug höchstens 0, 076 mm (200 Maschensieb). Die in den Beispielen 2 und 9 als Kernfüllmaterial verwendeten Bariumverbindungen hatten ein Schüttgewicht von 2, 22 g/cm3 und die Teilchen waren höchstens 0, 066 mm (240 Maschensieb) gross.
Das in den Beispielen 1 und 8 als Kernfilllmaterial verwendete Natriumchlorid hatte ein Schüttgewicht von 1, 22 g/cm3 und eine Teilchengrösse von 0, 152 bis 0, 251 mm. Das in den Beispielen 3 und 10 als Kernfüllmaterial verwendete wasserfreie Natriumsulfat hatte ein Schüttgewicht von 1, 19 g/cm3 und eine Teilchengrösse von 0, 251 bis 0, 500 mm (60 bzw. 30 Maschensieb). Das in den Beispielen 4 und 11 als Kernfüllmaterial verwendete hydratisierte Natriumsulfat hat ein Schüttgewicht von 0, 89 g/cm3 und eine Teilchengrösse von 0, 500 bis 2, 058 mm (30 bzw. 8 Maschensieb).
Bei der Detonation des Sprengstoffes wurde in diesen Beispielen das pulverförmige Material 3 in den meisten Fällen zu Rohren mit durchgehend gleichmässigem Verdichtungsgrad geformt. Die Abmessungen des Kernes 1 und der Schicht aus pulverförmigem Material 3, bei denen in den Beispielen 1, 7,8 und 12 beim Abfeuern gebrochene Rohre entstanden, geben die kleinsten Dickenabmessungen der Pulverschicht an, bei der dieses Material nach der in diesen Beispielen angewendeten Verfahrensweise, bei der die Sprengstoffschicht unmittelbar an der zu verdichtenden Materialschicht anliegt, verdichtet werden kann. Es können jedoch noch kleinere Wandstärken erzielt werden, wenn zwischen dem Sprengstoff und dem zu dem Rohr zu verdichtenden Material eine Schutzschicht (Pufferschicht) aus pulverförmigem Material angeordnet wird.
Diese-Verfahrensweise ist in den nachfolgenden Beispielen 14,15 und 16 erläutert. Die inneren und äusseren Oberflächen der verdichteten Metallrohre waren in den meisten Fällen etwas uneben, konnten aber durch maschinelle Bearbeitung auf einheitliche Abmessungen geglättet werden. Die für den
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Durchmesser des Kernes nach der Verdichtung angegebenen Abmessungen sind gleichzeitig die tatsächlichen Durchmesser der Bohrung des verdichteten Metallrohres. Bei Verwendung von Wasser oder hydratisiertem Natriumsulfat als Kerifilllmaterial trennen sich diese Materialien während der Durchführung des Verfahrens vom Metallrohr.
Formung von Rohren aus Metallpulver
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<tb>
<tb> Bei- <SEP> Metall- <SEP> Kern- <SEP> Kerndurchmesser <SEP> cm <SEP> Aussendurchmesser <SEP> der <SEP> Schicht
<tb> spiel <SEP> pulver <SEP> material <SEP> aus <SEP> pulverförmigem <SEP> Metall <SEP> cm
<tb> vor <SEP> nach <SEP> vor <SEP> nach
<tb> der <SEP> Verdichtung <SEP> der <SEP> Verdichtung
<tb> 1 <SEP> Aluminium <SEP> Natriumchlorid <SEP> 1, <SEP> 7 <SEP> 1,3 <SEP> 5,5 <SEP> 4,0
<tb> 2, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 2, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 3, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 4,2 <SEP> Rohr <SEP> 5,5 <SEP> Rohr
<tb> gebrochen <SEP> gebrochen
<tb> 2 <SEP> Aluminium <SEP> Baryt <SEP> 1,7 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 9 <SEP>
<tb> 2, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 5,
<SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 3 <SEP> Aluminium <SEP> Natriumsulfat <SEP> 1,7 <SEP> 1,2 <SEP> 5,5 <SEP> 3,9
<tb> 2, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 9 <SEP>
<tb> 4 <SEP> Aluminium <SEP> Natriumsulfat <SEP> 1,7 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 5,5 <SEP> 3,8
<tb> (hydratisiert)
<tb> 5 <SEP> Aluminium <SEP> Natriumkarbonat <SEP> 2,8 <SEP> 2,5 <SEP> 5,5 <SEP> 4,2
<tb> 6 <SEP> Aluminium <SEP> Wasser <SEP> 1,7 <SEP> 1, <SEP> 7 <SEP> 5,5 <SEP> 4,3
<tb> 2, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 7 <SEP> Aluminium <SEP> Luft <SEP> 1,7 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> 5,5 <SEP> 4,0
<tb> 3,5 <SEP> Rohr <SEP> 5,5 <SEP> Rohr
<tb> gebrochen <SEP> gebrochen
<tb> 8 <SEP> Titan <SEP> Natriumchlorid <SEP> 1,7 <SEP> 1,2 <SEP> 5,5 <SEP> 3,5
<tb> 2, <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 2, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 5,
<SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP>
<tb> 3,5 <SEP> Rohr <SEP> 5,5 <SEP> Rohr
<tb> gebrochen <SEP> gebrochen
<tb> 9 <SEP> Titan <SEP> Baryt <SEP> 1,7 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 5,5 <SEP> 3,5
<tb> 2, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP>
<tb> 2, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 9 <SEP>
<tb> 10 <SEP> Titan <SEP> Natriumsulfat <SEP> 1,7 <SEP> 1,2 <SEP> 5,5 <SEP> 3,5
<tb> 2, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP>
<tb> 11 <SEP> Titan <SEP> Natriumsulfat <SEP> 1,7 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 5,5 <SEP> 3,5
<tb> (hydratisiert)
<tb> 12 <SEP> Titan <SEP> Wasser <SEP> 1,7 <SEP> 1,6 <SEP> 5,5 <SEP> 3, <SEP> 5
<tb> 2,8 <SEP> Rohr <SEP> 5,5 <SEP> Rohr
<tb> gebrochen <SEP> gebrochen
<tb>
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Beispiel 13 :
Bei diesem Beispiel wurden zwei Rohre mit kreisförmigem Querschnitt geformt, bei denen ein Endteil aus Aluminium und der zweite Endteil aus Titan bestand, während der Zwischenteil beide Metalle gemischt enthielt, wobei anschliessend an den aus Titan bestehenden Endteil der Anteil an Aluminium im Zwischenteil zunehmend grösser und der Anteil an Titan entsprechend kleiner wurde. Die Rohre wurden nach der in den Beispielen 1 - 12 angewendeten Verfahrensweise geformt. Die Höhe des einzigen axialen Kernes, der Beschickung aus dem zu verdichtenden Metallpulver 3, der Behälter 2 und 4 und der Schicht aus detonierender Zilndschnur war gleich gross wie bei den vorhergehenden Beispielen.
Die Kernfüllung im vorliegenden Beispiel bestand aus Natriumchlorid der in den Beispielen 1 und 8 verwendeten Art, der Kerndurchmesser betrug 1, 5 cm. Der Aussendurchmesser der Metallpulverbeschickung war 5,5 cm. Die Beschickung aus Metallpulver wurde über die Länge des Rohres, vom unteren Ende ausgehend, in der nachstehend angeführten Weise verändert :
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<tb>
<tb> Abstand <SEP> vom <SEP> unteren <SEP> Ende <SEP> (cm) <SEP> Zusammensetzung <SEP> des <SEP> Pulvers
<tb> 0-7 <SEP> - <SEP> 7 <SEP> nur <SEP> Titan <SEP>
<tb> 7-8 <SEP> 9 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Ti <SEP> : <SEP> l <SEP> Gew.-Teil <SEP> AI <SEP>
<tb> 8 <SEP> - <SEP> 9 <SEP> 8 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Ti <SEP> : <SEP> 2 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Al <SEP>
<tb> 9 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> 7 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Ti <SEP> :
<SEP> 3 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Al <SEP>
<tb> 10 <SEP> - <SEP> 11 <SEP> 6 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Ti <SEP> : <SEP> 4 <SEP> Gew.-Teile <SEP> AI <SEP>
<tb> 11 <SEP> - <SEP> 12 <SEP> 5 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Ti <SEP> : <SEP> 5 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Al <SEP>
<tb> 12 <SEP> - <SEP> 13 <SEP> 4 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Ti <SEP> : <SEP> 6 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Al <SEP>
<tb> 13 <SEP> - <SEP> 14 <SEP> 3 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Ti <SEP> : <SEP> 7 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Al <SEP>
<tb> 14 <SEP> - <SEP> 15 <SEP> 2 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Ti <SEP> : <SEP> 8 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Al <SEP>
<tb> 15-16 <SEP> 1 <SEP> Gew.-Teil <SEP> Ti <SEP> : <SEP> 9 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Al <SEP>
<tb> 16 <SEP> - <SEP> 23 <SEP> nur <SEP> Aluminium
<tb>
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- 7Beispiel 15 : Bei diesem Beispiel wurde ein Rohr mit kreisförmigem Querschnitt und gleichmässi- ger Wandstärke aus pulverförmigem Silizium einer Teilchengrösse von 0, 066 bis 0, 152 mm geformt. Da- bei wurde die gleiche Verfahrensweise wie bei der Herstellung des Graphitrohres im Beispiel 14 angewen- det ; die Anordnung und die Abmessungen der einzelnen Bestandteile der Gesamtanordnung waren gleich wie beim vorhergehenden Beispiel. Die Kernfüllung bestand wie im Beispiel 14 aus Natriumchlorid, der
Kerndurchmesser betrug 1,7 cm.
Der Aussendurchmesser der rund um den Kern gelegten ringförmigen
Siliziumpulverschicht war 3, 0 cmi diese Schicht war von der umdieSiliziumschicht gelegten Aluminium- pulverschicht durch eine 0, 25 mm dicke Papierlage getrennt. Der Aussendurchmesser der ringförmigen
Aluminiumpulverschicht betrug 5,5 cm.
Das bei der Detonation der Sprengladung geformte Siliziumrohr hatte einen Aussendurchmesser von
2, 5 cm und einen Innendurchmesser von 1, 3 cm. Das Rohr war gleichmässig verdichtet, starr und frei von
Brüchen.
Beispiel 16 : Bei diesem Beispiel wurde ein Rohr mit kreisförmigem Querschnitt und gleichmässi- ger Wandstärke hergestellt, bei dem die Zusammensetzung von Aluminium an dem einen Rohrende zu Graphit an dem andern Ende variierte. Die bei der Formung dieses Rohres angewendete Verfahrensweise war identisch mit der in den Beispielen 14 und 15 angewendeten Art, wobei wieder zwischen der Spreng- stoffschicht und der Schicht aus dem zu dem gewünschten Rohr zu verdichtenden Pulver eine Ringschicht aus Aluminiumpulver angeordnet wurde ; die beiden letztgenannten Schichten waren wieder durch eine 0, 25 mm dicke Papierlage getrennt. Die Kernfilllung 1 bestand wie beim vorhergehenden Beispiel aus
Natriumchlorid und der Aussendurchmesser des Kernes war l, 7 cm.
Die Beschickung aus dem zu verdich- tenden Material hatte 3, 5 cm Aussendurchmesser ; ihre Zusammensetzung änderte sich über die Länge des herzustellenden Rohres, vom unteren Ende ausgehend, in folgender Weise :
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<tb>
<tb> Abstand <SEP> vom <SEP> unteren <SEP> Ende <SEP> (cm) <SEP> Zusammensetzung <SEP> des <SEP> Pulvers
<tb> 0 <SEP> - <SEP> 6, <SEP> 5 <SEP> nur <SEP> Graphit
<tb> 6, <SEP> 5- <SEP> 8, <SEP> 5 <SEP> 8 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Graphit <SEP> : <SEP> 2 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Al <SEP>
<tb> 8, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Graphit <SEP> : <SEP> 4 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Al <SEP>
<tb> 10, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 12, <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Graphit <SEP> : <SEP> 5 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Al <SEP>
<tb> 12, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 14, <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Graphit <SEP> :
<SEP> 6 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP> Al <SEP>
<tb> 14, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 16, <SEP> 5 <SEP> 2 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Graphit <SEP> : <SEP> 8 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Al <SEP>
<tb> 16, <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 23 <SEP> nur <SEP> Aluminium
<tb>
Die Teilchengrösse des verwendeten Graphits und Aluminiums waren die gleichen wie bei vorhergehenden Beispielen.
Das bei der Detonation des Sprengstoffes geformte'Rohr hatte nach Entfernung des Kernes einen Aussendurchmesser von 2,5 cm und einen Innendurchmesser von 1,4 cm. Es war gleichmässig verdichtet, frei von Brüchen, starr, fest und konnte leicht poliert werden. Es bestanden keine beobachtbaren Schwächungstellen in jenem Teil des Rohres, in welchem sich die Zusammensetzung vom Metall zum Nichtmetall fortschreitend änderte. Die Gesamtdichte der verdichteten Masse war 2, 5.
Beispiel 17 : Bei diesem Beispiel wurde ein Rohr mit kreisförmigem Querschnitt und gleichmässiger Wandstärke geformt, bei dem eine äussere ringförmige Schicht des Rohres aus Aluminium und eine innere ringförmige Schicht aus Titan hergestellt wurde. Die angewendete Verfahrensweise war die gleiche wie in allen vorhergehenden Beispielen. Die Anordnung und die Höhe des Kernes der Beschickung aus dem zu verdichtenden Material und der Sprengstoffschicht waren gleich wie bei den vorhergehenden Beispielen. Die Kernfüllung bestand im vorliegenden Falle wieder aus Natriumchlorid der vorher beschriebenen Art, der Kerndurchmesser betrug 1, 5 cm.
Der zylindrische Kern wurde mit einer ringförmigen Schicht aus Titanpulver mit einem Aussendurchmesser von 3, 3 cm umgeben und diese Schicht wurde ihrerseits mit einer ringförmigen Schicht aus Aluminiumpulver mit einem Aussendurchmesser von 5,5 cm umgeben, wobei die beiden Schichten an ihren Berührungsflächen miteinander in innigem Kontakt standen. Die Teilchengrössen des Aluminiums und des Titans waren gleich wie in den Beispielen 1-7 bzw. 8-12. Das bei der Detonation geformte Rohr hatte einen Innendurchmesser von 1,3 cm'und einen Aussendurchmesser von 4,0 cm. Die innere Schicht aus Titan war mit der äusseren Schicht aus Aluminium innig verbun-
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den, wobei die innere Schicht einen Aussendurchmesser von etwa 2,5 cm hatte.
Das Rohr war gleichmä- ssig verdichtet, frei von Brüchen und konnte leicht durch maschinelle Bearbeitung und Polieren auf die gewünschten Abmessungen gebracht werden.
Beispiel 18 : Bei diesem Beispiel wurde ein Rohr mit kreisförmigem Querschnitt und gleichmä- ssiger Wandstärke geformt, das eine äussere ringförmige Schicht aus Aluminium und eine innere Ausklei- dung aus Graphit hatte. Die Verfahrensweise war die gleiche wie in Beispiel 17. Beim vorliegenden Bei- spiel war der Kerndurchmesser l, T cm, der Aussendurchmesser der den Kern umgebenden ringförmigen
Schicht aus pulverisiertem Graphit betrug 4,0 cm und der äussere Durchmesser der ringförmigen Schicht aus Aluminiumpulver war 5, 5 cm. Das bei der Detonation des Sprengstoffes geformte Rohr hatte nach dem Entfernen des Kernes einen Innendurchmesser von 1, 5 cm und einen Aussendurchmesser von 3, 9 cm.
Die innere Schicht war mit der äusseren Schicht innig verbunden, wobei die innere Schicht einen Aussen- durchmesser von ungefähr 2, 6 cm hatte. Die verdichtete Masse hatte ein durchschnittliches spez. Ge- wicht von 2, 5 g/cm3. Das Rohr war durchgehend gleichmässig verdichtet und frei von Brüchen, seine
Oberflächen konnten leicht poliert werden.
Beispiel 19 : Bei diesem Beispiel wurde ein rohrförmiger Körper mit drei getrennten, zur Längs- achse parallelen Durchgangskanälen aus pulverförmigem Aluminium mit Teilchengrössen wie in den vor- hergehenden Beispielen erzeugt. Die Verfahrensweise war die gleiche wie bei den vorhergehenden Bei- spielen, doch wurde nicht allein ein einziger Kern verwendet, der zur Gänze mit dem zu verdichten- den Pulvermaterial umgeben war ; es wurden vielmehr drei getrennte zylindrische Kerne verwendet, die in dem Aluminiumpulver so angeordnet waren, dass ihre gekrümmten Oberflächen vollständig mit einer
Schicht des pulverisierten Aluminiums bedeckt waren. Die Kerne waren so aufgestellt, dass, im Quer- schnitt gesehen, ihre Mittelpunkte in gleichmässigen Abständen auf einem Kreis von ungefähr 2,7 cm Durchmesser lagen.
Die Kerne bestanden aus Natriumchlorid der in den vorhergehenden Beispielen beschriebenen Art, das in Pappebehältern mit einer Wandstärke von 0, 076 mm und einem Aussendurchmesser von 1, 1 cm enthalten war. Der Aussendurchmesser der Aluminiumbeschickung war 5,5 cm. Wie oben erläutert, war diese Beschickung in einem dünnwandigen Aluminiumrohr 4 enthalten, dessen gekrümmte Aussenfläche mit einer nach einer Schraubenlinie aufgewickelten Schicht aus detonierender Zündschnur 6 umschlossen war. Die ganze Einheit wurde vor Auslösung der Detonation der Explosivladung unter Wasser gesetzt.
Der durch Detonation der Sprengladung geformte zylindrische Körper hatte nach dem Entfernen der Kerne einen Aussendurchmesser von 4,2 cm und enthielt drei vollständig voneinander getrennte, über die ganze Länge ausgebildete Durchgangskanäle. Die Querschnitte dieser Kanäle waren nicht genau kreisrund, sondern etwas oval, wobei die Verlängerung quer zur Durchmesserrichtung des geformten Körpers lag. Die Querschnittsabmessungen der Kanäle betrugen etwa 1, 0-1, 1 cm im weiteren Teil und 0. 9 cm im engeren Teil. Im Querschnitt waren die Mittelpunkte der Kanäle in gleichen Abständen auf dem Umfang eines Kreises verteilt, der einen Durchmesser von 1,8 cm hatte und zum Umfang des geformten Körpers konzentrisch war.
Die Masse war offensichtlich durchwegs gleichmässig verdichtet und der Körper war frei von Brüchen.
Beispiel 20 : Bei diesem Beispiel wurde ein Rohr mit kreisförmigem Querschnitt und gleichmä- ssiger Wandstärke aus pulverisiertem natürlichem Graphit der im Beispiel 15 verwendeten Art geformt. Die Anordnung des Sprengstoffes, des Kernes und der den Kern umschliessenden Schicht aus Graphitpulver ist in Fig. 2 schematisch in einem Vertikalschnitt dargestellt. Der zylindrische Kern bestand aus einer Füllung von Natriumchlorid 21 wie in Beispiel l. Die Füllung war in einem rohrförmigen Pappebehälter 22 mit einer Wandstärke von 0,25 mm, mit 1, 35 cm Aussendurchmesser und einer Linge von 9,0 cm enthalten. Dieser Kern wurde über seine ganze gekrümmte Oberfläche mit einer ringförmigen Schicht aus pulverisiertem Graphit 23 mit einemAussendurchmesser von 5, 3 cm umgeben.
Diese Schicht war in einem rohrförmigen Aluminiumbehälter 24 mit einer Wandstärke von 0, 5 mm enthalten. Auf die Enden der rohrförmigen Behälter 22 und 24 waren dünne Zelluloidscheiben 25 aufgeklebt, um den Pulverinhalt in Lage zu halten. Der Behälter 24 wurde mit seinem unteren Ende auf eine Bleiplatte 26 von 3,0 cm Dicke gestellt und an seiner Umfangsfläche und an seiner oberen Fläche mit einer Schicht von Explosivstoff 27 in Pulverform umgeben und bedeckt. Die Sprengstoffschicht war von einem Pappebehälter 28 umschlossen
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Natriumchlorid. Die Sprengladung wurde mittels einer Sprengkapsel 29, die direkt oberhalb der axialen Kernfüllung 21 eingesetzt war, zur Detonation gebracht.
Bei der Detonation der Sprengladung wurde der pulverisierte Graphit gleichmässig zu einem Rohr mit einem Aussendurchmesser von 4,0 cm und einem
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Innendurchmesser von 1, 3 cm verdichtet, das frei von Brüchen war.
Obgleich in den angeführten Beispielen nur kurze Rohre verdichtet wurden, können nach dem erfin- dungsgemässen Verfahren auch viel längere Hohlkörper geformt werden. So können z. B. auch Rohre bis zu Längen von 3 m ohne Schwierigkeit hergestellt werden. Die übrigen Abmessungen, nämlich Kern- durchmesser und Dicken der Pulverschichten können ebenfalls in einem weiten Bereich abgeändert wer- den.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines hohlen Formkörpers aus fein verteiltem Pulver durch Verdichten mit Hilfe der bei der Detonation von Sprengstoffen erzeugten Drücke, dadurch gekennzeichnet, dass min- destens ein Kern aus nichtexplosivem, nachgiebigem Material, das nachträglich aus dem Formkörper entfernt wird, mit einer Schicht des in einem dünnwandigen Behälter enthaltenen Pulvers umgeben wird, worauf der Pulverbehälter an einem vorbestimmten Abschnitt nahe seiner Aussenfläche mit einer Schicht aus hochexplosivem Sprengstoff umgeben und dieser zur Detonation gebracht wird.