DD156227A5

DD156227A5 - Verfahren zur pulvermetallurgischen herstellung von bauteilen

Info

Publication number: DD156227A5
Application number: DD22755481A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Betz
Original assignee: Mtu Muenchen Gmbh
Priority date: 1981-02-11
Filing date: 1981-02-11
Publication date: 1982-08-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Bauteilen vielgestaltiger, vor allem hinterschnittener Hohlraeume und Ausserflaechen mit dem Ziel, eine kostenguenstigere Herstellung von Bauteilen der betreffenden Art zu ermoeglichen. Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Bauteilen mit komplizierten, vor allem hinterschnittenen Hohlraeumen oder Aussenflaechen zu schaffen, das einen genauen Einformvorgang auch in der Serienfertigung ermoeglicht und die Konturen der gefertigten Bauteile genau ausbildet. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass in eine Kapsel zumindest ein Kern aus Keramik oder Metall eingesetzt und verankert wird, dessen Form dem gewuenschten Hohlraum bzw. den gewuenschten Ausnehmungen an der Aussenflaeche des Bauteils entspricht, worauf die Kapsel mit Metallpulver voellig gefuellt und zur Verdichtung des Metallpulvers geruettelt wird, die Kapsel wird dann evakuiert und vakuumverschlossen, es wird danach bei erhoehter Temperatur gesintert oder heissisostatisch gepresst, die Kapsel wird dann entfernt und die Enden des bzw. der Kerne(s) werden freigelegt, worauf der Kern bzw. die Kerne mit bekannten Verfahren mechanisch oder chemisch herausgeloest werden.

Description

Berlin, den 08· 07. 1981 AP B 22 F/227 554/1 58 755/24 Ii

Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Bauteilen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Bauteilen mit vielgestaltigen, vor allem hinterschnittenen Hohlräumen oder Außenflächen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, Metallteile verschiedenartiger Form und Ausbildung zu gestalten, vor allein beim Preßformen ist die Formgebung mit unterschiedlichen Konturen bekannt· Insbesondere das Sintern von Metallen gestattet eine sehr differenzierte Gestaltung der Bauteile. Nachteilig ist dabei, daß dieses Arbeitsverfahren vorwiegend die Formgebung von komplizierten Einzelstücken gestattet. Eine Fertigung in einer größeren Serie ist wenig kostengünstig und rationell. Besonders kompliziert ist das Herauslösen der Kernformteile aus den Formlingen.

Ziel, der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Bauteilen mit komplizierten, vor allem hinterschnittenen Hohlräumen oder Außenflächen zur Anwendung zu bringen, das eine kostengünstige Herstellung von Bauteilen der betreffenden Art gestattet.

AP Б 22 P/227 554/1 58 755/24

Darlegung des^ Wesens .der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Bauteilen mit komplizierten, vor allem hinterschnittonen Hohlräumen oder Außenflächen zu schaffen, das einen genauen Einformvorgang auch in der Serienfertigung ermöglicht und die Konturen der gefertigten Bauteile genau ausbildet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in eine Kapsel zumindest ein Kern aus Keramik oder Metall eingesetzt und verankert wird, dessen Form dem gewünschten Hohlraum bzw· den gewünschten Ausnehmungen an der Außenfläche des Bauteils entspricht;

worauf die Kapsel mit Metallpulver völlig gefüllt und zur Verdichtung des Metallpulvers gerüttelt wird; die Kapsel wird dann evakuiert und vakuumverschlossen; es wird danach bei erhöhter Temperatur gesintert oder heißisostatisch gepreßt;

die Kapsel wird dann entfernt und die Enden des bzw. der Kerne(s) werden freigelegt, worauf der Kern bzw. die Kerne mit bekannten Verfahren mechanisch oder chemisch herausgelöst v/erden, wobei das Kernmaterial bei Verdichtungs- oder Sintertemperatiir der Pulverschüttung formstabil bleibt und vorteilhafterweise Kerne mit Durchbrüchen verwendet werden·

Es ist im Sinne der Erfindung, als Kerne gebogene Stäbe oder gerade parallele Stäbe in mehreren Lagen zu verwanden, die lagenweise zueinander etwa senkrecht stehen. Eine vorzugsweise Ausführungsform der Erfindung ist es, wenn bei Verwendung eines Metall-Pulvers auf Ni-Basis Kerne aus AIpOo benützt werden, die dann mit Alkali-Laugen herausgelöst werden und in anderer Ausfülirung der Erfindung bei Verwendimg eines Metall-Pulvers auf Ni-Basin Stahlkerne benutzt werden, die mit Säuren vorzugsweise HCL herausgelöst werden.

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Pig. 1, 1a und 1b: die Herstellung eines Kreuzstrom-Wärmetauschers ;

Pig. 2: die Herstellung eines Bauteils mit

vielgestaltigen Außenflächen;

Pig. 3: die Verwendung von Kernen mit Durch

brüchen ;

Pig. За: ein fertiges Bauteil, wie es mit der K

Kernanordnung nach Pig. 3 herstellbar ist;

Pig. 4: einen plattenförmigen Kern mit Durch

brüchen.

Gemäß Pig. 1 werden in eine vorzugsweise aus Stahlblech bestehende Kapsel 1, deren Innenraum der Außenfläche des gewünschten Bauteils 3 zuzüglich - entsprechend dem zu erwartenden Schrumpfmaß der gefüllten Kapsel - etwa 10 bis 20 % Aufmaß entspricht» Kerne 2 in Form von parallelen Stäben eingesetzt und durch bekannte Einrichtungen, z, B. Gitter, aus Stahldraht, in der gewünschten Lage gehalten. Pur die Herstellung eines Kreuzstrom-Wärmetauschers werden diese Stäbe in mehreren Lagen, und zwar lagenweise zueinander etwa senkrecht liegend, angeordnet. Gemäß Pig. 1a wird die Anordnung der geraden Stäbe 2 in mehreren Lagen verdeutlicht. Pig. 1b zeigt eine Draufsicht auf lagenweise zueinander senk-

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recht verlaufenden Stäbe, wobei diese Stäbe allerdings jeweils rechtwinklig gebogen sind. Die Kerne 12 bestehen aus Keramik oder aus Stahl, Die Kernform entspricht den gewünschten Hohlräumen des herzustellenden Bauteiles 3.

Nach dem Einsetzen der stabförmigen Kerne 2 gemäß Pig. 1 wird die Kapsel 1 vollständig mit Metallpulver gefüllt und durch Rütteln verdichtet, worauf sie evakuiert und vakuumdicht verschlossen wird. Sodann wird der Kapselinhalt gesintert oder heißisostatisch gepreßt. Schließlich wird die Kapsel 1 bis zur Freilegung der Kernenden entfernt, worauf die Kerne 2, 12 mechanisch herausgearbeitet und/oder chemisch herausgelöst werden. Das Bauteil 3, 13, im Beispiel der Kreuzstrom-Y/ärmetauscher, ist damit samt seinen verwickelten Hohlräumen fertig.

Gemäß Fig. 2 werden in einem aus Stahlblech bestehenden Zylinder 11, dessen Innenraum der größten Außenfläche des gewünschten Bauteils 13' zuzüglich etwa 10 bis 20 % Aufmaß entspricht, Kerne 12 aus Keramik oder Stahl so eingesetzt, daß die gewünschte verwickelte, z. B. hinterschnittene Außenfläche des Bauteiles 13 dargestellt ist. Hierauf wird wieder der Zylinder 11 vollständig mit Metallpulver gefüllt und auf die gewünschte Dichte gerüttelt, worauf er evakuiert und vakuumdicht verschlossen wird. Sodann wird wieder der Zylinderinhalt gesintert oder heißisostatisch gepreßt. Schließlich wird der Zylinder bis zur Freilegung der Kernenden entfernt, worauf die Kerne 12 mechanisch herausgearbeitet und/oder chemisch herausgelöst werden. Das Bauteil samt seiner verwickelten Außenfläche ist damit fertig.

Pur die Herstellung von hohlen Bauteilen mit im Inneren angeordneten Material .steg en werden Kerne gemäß Fig. 3 oder Fig. 4 verwendet« ßieae haben im wesentlichen die Por;n von

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plattförmigen Kernen 20, 20a, die mit Durchbrüchen 21, 22 versehen sind. Diese Kerne werden kreuzweise übereinandergelegt, wobei zwischen jeweils zwei übereinander angeordneten plattenförmigen Kernen 20; 20a ein Zwischenraum gelassen wird. Das in die Kapsel 1 eingebrachte Metallpulver füllt dann die Zwischenräume zwischen den übereinander angeordneten plattenförmigen Kernen 20; 20a und den Durchbrüchen 21; 22 aus. Nach dem Herauslösen des Kernmaterials ergibt sich dann ein Bauelement 30, wie es in Pig. За dargestellt ist. Dieses Bauelement weist eine plattenförmige tragende Wand und Materialstege auf. V/erden nicht nur zwei, sondern mehrere plattenförmige mit Durchbrüchen versehene Kerne 20; 20a verwendet, so ergibt sich ein Bauteil 30 mit einer Reihe tragender Zwischenwände und einer Vielzahl dieser verbindenden noppenartigen Materialstege.

Setzt man in eine Kapsel 1 nur einen plattenförmigen Kern ein, so läßt sich ein Bauteil mit außen geschlossenen V7änden und innenliegendem Hohlraum erzeugen, wobei die Wände durch Materialstege miteinander verbunden sind. Die Durchbrüche des plattenförmigen Kerns 20 gemäß Pig. 4 haben Linsenform.

Bei Verwendung eines "Ni-Basis-Pulvers werden Kerne aus Al₂Oo benützt, die dann mit Alkali-Laugen herausgelöst werden. Vorteilhaft ist auch die Verwendung von Stahlkernen anstelle von Keramikkernen, da bei Stahlkernen die Gefahr eines Bruches beim Rütteln der Kapsel geringer ist als bei Keramikkernen. Y/erden Keramikkerne verwendet, so kommen als Lösungsmittel zum Herauslösen des Kernmaterials Säuren in Betracht.

Claims

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Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung von Bauteilen mit kompliziert geformten Hohlräumen oder mit stark strukturierten Außenflächen mit Hilfe von Kernen, gekennzeichnet dadurch, daß in eine Kapsel (1) zumindest ein Kern (2) aus Keramik oder Metall eingesetzt und verankert wird, dessen Form dem gewünschten Hohlraum bzw. den gewünschten Ausnehmungen an der Außenfläche des Bauteils (3) entspricht; worauf die Kapsel (1) mit Metallpulver völlig gefüllt und zur Verdichtung des Metallpulyers gerüttelt wird, die Kapsel wird darm evakuiert und vakuumverschlossen; es wird danach bei erhöhter Temperatur gesintert oder heißisostatisch gepreßt; die Kapsel (1) wird dann entfernt und die Lnden des bzw. der Kerne(s) (2, 12) werden freigelegt, worauf der Kern bzw. die Kerne (2, 12) mit bekannten Verfahren mechanisch oder chemisch herausgelöst werden.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Kernmaterial bei Verdichtungs- oder Sintertemperatur d.er PuIverschüttung formstabil bleibt.
3. Verfahren nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß Kerne mit Durchbrüchen verwendet werden.
4. Anwendung des Verfahrens nach den Punkten 1 bis 3,

zur Herstellung eines Kreuzstrom-Wärmetauschers, gekennzeichnet dadurch, daß als Kerne gebogene Stäbe oder gerade parallele Stäbe in mehreren Lagen verwendet werden, die lagenweise zueinander etwa senkrecht stehen.

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5· Verfahren nach den Punkten 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß bei Verwendung eines Metall-Pulvers auf Ni-Basis Kerne aus Al₂O-, benützt werden, die dann mit Alkali-Laugen herausgelöst werden.

6* Verfahren nach den Punkten 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß bei Verwendung eines Metall-Pulvers auf Ni-Basis Stahlkerne benutzt werden, die mit Säuren vorzugsweise HCL herausgelöst werden.

Dazu 3 Blatt Zeichnungen