BE1001737A3

BE1001737A3 - Werkwijze voor het vormen van werkstukken door poedermetallurgie en werkstukken bekomen met deze werkwijze.

Info

Publication number: BE1001737A3
Application number: BE8700990A
Authority: BE
Inventors: Louis Buekenhout
Original assignee: Nat Forge Europ
Priority date: 1987-09-02
Filing date: 1987-09-02
Publication date: 1990-02-20
Also published as: EP0306098A2; EP0306098A3

Abstract

De werkwijze bestaat in hoofdzaak uit : a- het van het te bekomen werkstuk vervaardigen van een electrisch geleidbare positieve vorm van een materiaal met laag smeltpunt; b- het neerslaan van een metaallaag op de positieve vorm door electrolyse voor het vormen van een negatieve holle vorm van het werkstuk; c- het wegsmelten van de positieve vorm met laag smeltpunt uit de negatieve vorm; d- het vullen van de negatieve vorm met een metaalpoeder, het vergroten van de dichtheid van het metaalpoeder en het ontgassen van het metaalpoeder, e- het sluiten onder vacuüm van de gevulde negatieve vorm; f- het heet isostatisch persen door middel van een drukfluïdum van de gevulde negatieve vorm; g- het uit de gesloten ruimte nemen van de gevulde negatieve vorm en het verwijderen van de negatieve vorm van het aldus bekomen werkstuk.

Description

WERKWIJZE VOOR HET VORMEN VAN WERKSTUKKEN DOOR POEDERMETALLURGIE EN WERKSTUKKEN BEKOMEN MET DEZE WERKWIJZE
De uitvinding betreft een werkwijze voor het vormen van werkstukken van gelijk welke vorm en bekomen door poedermetallurgie en isostatisch persen van metaalpoeders.

De uitvinding betreft eveneens alle werkstukken bekomen door toepassing van deze werkwijze.

Uit het U. S. oktrooi 3. 700. 435 is een werkwijze gekend die er in hoofdzaak in bestaat vooraf een vorm van poreus materiaal, zoals silica, zirconia, alumina of een samenstelling hiervan te vervaardigen, waarvan de vorm overeenstemt met de vorm van het te bekomen werkstuk, deze vorm te vullen met een metaalpoeder, deze gevulde vorm onder te brengen in een afgesloten ruimte die is gevuld met een vaste stof zoals zirconia, die als bijkomend drukmiddel wordt gebruikt en de gevulde vorm isostatisch onder de gewenste temperatuur en druk te persen door middel van een drukfluldum.

Het nadeel van deze werkwijze is dat de poreuze vorm niet gasdicht is, hetgeen moeilijkheden kan geven bij het sinteren van het werkstuk. Nog een ander bijkomend nadeel is dat het bijkomend drukmiddel in de isostatische pers absoluut noodzakelijk is om de sintering tot stand te brengen.

Ook in het U. S. oktrooi 3. 992. 200 is eenzelfde werkwijze beschreven, waarbij echter aan het bijkomend drukmiddel een reactief metaal van de groep titaan, zirkoon, hafnium en samenstellingen hiervan wordt toegevoegd voor het opslorpen van de in het bijkomend drukmiddel aanwezige zuurstof en stikstof.

Buiten de hiervoor reeds vermelde nadelen heeft deze werkwijze bovendien het nadeel dat een aanvullend metaal aan het bijkomend drukmiddel moet worden toegevoegd.

Om deze nadelen te ondervangen is volgens de uitvinding een werkwijze op punt gesteld die in hoofdzaak bestaat uit : het van het te bekomen werkstuk vervaardigen van een electrisch geleidbare positieve vorm van een materiaal met laag smeltpunt ; het neerslaan van een metaallaag op de positieve vorm door electrolyse voor het vormen van een negatieve holle vorm van het werkstuk ; het wegsmelten van de positieve vorm met laag smeltpunt uit de negatieve vorm ; het vullen van de negatieve vorm met een metaalpoeder, het vergroten van de dichtheid van het metaalpoeder en het ontgassen van het metaalpoeder ; het sluiten onder vacuüm van de gevulde negatieve vorm ; het heet isostatisch persen van de gevulde negatieve vorm door middel van een drukfluldum ;

en het uit de isostatische pers nemen van de gevulde negatieve vorm en het verwijderen van de negatieve vorm van het aldus bekomen werkstuk.

Deze werkwijze heeft dus als voordeel dat zonder

moeite een negatieve en gasdichte vorm kan worden bekomen, zelfs van betrekkelijk ingewikkelde werkstukken. Eveneens heeft deze werkwijze het voordeel dat het niet noodzakelijk is van een bijkomend drukmiddel gebruik te maken en dat beter gebruik kan worden gemaakt van de nuttige ruimte in de isostatische pers.

Met verwijzing naar bijgevoegde tekening die de vorming van een werkstuk door isostatisch persen volgens de uitvinding weergeeft, volgt hierna een uitvoeriger beschrijving van de werkwijze overeenkomstig de uitvinding.

Van het te bekomen werkstuk van gelijk welke vorm, wordt eerst een positieve vorm van een materiaal met een laag smeltpunt vervaardigd en dat electrisch geleidbaar is. Hiervoor kan gebruik worden gemaakt van een gekende vormtechniek en van een metaallegering met een laag smeltpunt zoals een Woodslegering met een smeltpunt van 70oC.

Ook kan gebruik gemaakt worden van was waarvan een positieve vorm, bijvoorbeeld door spuitgieten, wordt vervaardigd en die electrisch geleidbaar wordt gemaakt. In beide gevallen worden de afmetingen van de positieve vorm bepaald door de technologische eigenschappen van het metaalpoeder dat wordt gebruikt voor het bekomen van het werkstuk en door de eindafmetingen ervan.

De aldus bekomen positieve vorm die electrisch geleidbaar ist wordt als katode gebruikt voor het door electrolyse neerslaan van een metaallaag van voldoende dikte

op de positieve vorm en waardoor een negatieve vorm wordt bekomen die als een omhulsel rond de positieve vorm sluit.

Ook bij deze behandeling is de dikte van de neergeslagen metaallaag afhankelijk van de eigenschappen van het metaalpoeder dat wordt gebruikt voor het te bekomen werkstuk en van de eindafmetingen ervan. Men bekomt aldus een gasdichte metalen negatieve vorm 1 of omhulsel, die gemakkelijk kan worden vervaardigd, zelfs van de meest uiteenlopende werkstukken met ingewikkelde vorm en zonder dat hiertoe moeilijke bewerkingen moeten worden uitgevoerd.

De keuze van de electrolysebehandeling is afhankelijk van het materiaal dat wordt gebruikt voor het vormen van de negatieve vorm of omhulsel en van de mechanische eigenschappen van dit materiaal. De keuze van dit neer te slagen materiaal wordt op zijn beurt bepaald door de aard van het te gebruiken metaalpoeder voor het vormen van het te bekomen werkstuk. Zo kan als neer te slagen materiaal gebruik worden gemaakt van nikkel, koper, goud, kobalt, enz.

Nadat de negatieve vorm 1 is tot stand gebracht, wordt de positieve vorm verwijderd door wegsmelting van de legering met laag smeltpunt of van de was waarvan de positieve vorm is vervaardigd. Wanneer bijvoorbeeld gebruik is gemaakt van een Woodslegering kan dit gebeuren door de negatieve vorm 1 met de erin opgesloten positieve vorm in kokend water te dompelen en de gesmolten legering uit de negatieve vorm te laten lopen. Natuurlijk kan van ge-

EMI5.1
lijk welk ander smeltproces gebruik worden gemaakt.

De aldus overblijvende negatieve vorm 1 wordt eerst gereinigd en vervolgens gevuld met het gekozen metaalpoeder 2 van gelijk welk soort voor het vormen van het te bekomen werkstuk en tijdens of na het vullen wordt de dichtheid van het metaalpoeder vergroot, bijvoorbeeld door vibratie en wordt het in de negatieve vorm gestorte metaalpoeder op een statische of dynamische wijze entgast.. Hierna wordt de gevulde negatieve vorm onder vacuüm gesloten, bijvoorbeeld door dichtlassen, zodat de negatieve vorm luchtdicht is afgesloten.

De aldus gevulde en luchtdicht afgesloten negatieve vorm 1 wordt vervolgens in een heet isostatische pers 3 op bv. een rooster of draagplaat 4 geplaatst waarin hij door middel van een drukfluldum, bijvoorbeeld een edel gas zoals argon of helium, isostatisch wordt geperst onder een druk en een temperatuur afhankelijk van het gebruikte metaalpoeder en dit tot de theoretische dichtheid van het metaalpoeder is bereikt. Deze vorm 1 wordt derwijze in de pers geplaatst dat slechts een minimale vervorming van het te bekomen werkstuk mogelijk is tijdens het isostatisch persen. Indien gewenst kan hierbij op de gekende wijze gebruik worden gemaakt van een tweede drukmiddel zoals een keramisch poeder, waarmee genoemde ruimte rond de negatieve vorm wordt gevuld.

Na het afkoelen en verwijderen van het drukfluldum

uit de isostatische pers 3, de behandelde gevulde negatieve vorm 1 uit de pers is genomen en het werkstuk is gevormd, wordt de negatieve vorm 1 van het werkstuk verwijderd. Dit kan gebeuren door het scheikundig wegetsen van het materiaal van de negatieve vorm, door het anodisch oplossen ervan of door een mechanische bewerking van dit materiaal. Er blijft dan nog alleen een goed gevormd werkstuk over dat verder op de gekende wijze en op de gekozen afmetingen kan worden afgewerkt indien nodig.

Claims

CONCLUSIES 1. - Werkwijze voor het vormen van werkstukken door middel van poedermetallurgie, met het kenmerk dat zij in hoofdzaak bestaat uit : a-het van het te bekomen werkstuk vervaardigen van een electrisch geleidbare positieve vorm van een materiaal met laag smeltpunt ; b-het neerslaan van een metaallaag op de positieve vorm door electrolyse voor het vormen van een negatieve holle vorm van het werkstuk ; c-het wegsmelten van de positieve vorm met laag smeltpunt uit de negatieve vorm ; d-het vullen van de negatieve vorm met een metaalpoeder, het vergroten van de dichtheid van het metaalpoeder en het ontgassen van het metaalpoeder ; e-het sluiten onder vacuüm van de gevulde negatieve vorm ; f-het heet isostatisch persen van de gevulde negatieve vorm door middel van een drukfluldum ;

g-het uit de isostatische pers nemen van de gevulde negatieve vorm en het verwijderen van de negatieve vorm van het aldus bekomen werkstuk.
2. - Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de electrisch geleidbare positieve vorm wordt gevormd uit een metaallegering met laag smeltpunt. <Desc/Clms Page number 8>
3.-Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de metaallegering een Woodslegering is.
4.-Werkwijze volgens conclusie l, met het kenmerk dat de electrisch geleidbare positieve vorm wordt gevormd uit was electrisch geleidbaar is gemaakt.
5.-Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de electrisch geleidbare positieve vorm de katode vormt tijdens de electrolyse, voor het vormen van de negatieve vorm.
6.-Werkwijze volgens conclusie l, met het kenmerk dat het wegsmelten van de positieve vorm uit de negatieve vorm geschiedt door onderdompeling in kokend water.
7.-Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het vergroten van de dichtheid van het metaalpoeder, geschiedt door vibratie en stoten.
8.-Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat rond de gevulde negatieve vorm geplaatst in, de heet isostatische pers een tweede vast drukmiddel, zoals een keramisch poeder, wordt aangebracht.
9.-Werkwijze volgens conclusie l, met het kenmerk dat de negatieve vorm van het bekomen werkstuk wordt verwijderd door scheikundig wegetsen, anodisch oplossen of een mechanische bewerking.
10. - Werkstuk bekamen door toepassing van de werkwijze overeenkomstig een of meer der hier voorgaande concluses.