DE2258485B2 - - Google Patents

Description

eines gegebenenfalls geteilten keramischen Modells

angeordnet und verdichtet wird.

Nach einer vorteilahften Ausgestaltung des Veras fahrens nach der Erfindung wird der Behälter nach

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel- dem Einbringen des keramischen Modells und der len von aus einer Metallegierung bestehenden Gieß- Pulvercharge evakuiert, wobei die Evakuierung vor und Preßformen, bei welchem eine Charge aus pul- dem Verdichtungsvorgang ausgeführt wird,
verförmigem Legierangsmaterial in einem Behälter Das Verfahren nach der Erfindung beinhaltet den auf die Verdichtungstemperatur erhitzt und auf ange- 30 beträchtlichen Vorteil, daß es mit Hilfe des gegebenähert lOO°/o ihrer theoretischen Dichte verdichtet nenfalls auch geteilten keramischen Modells nunmehr wird. möglich geworden ist, auch komplexe Formen herzu-Zur Vermeidung der Nachteile früher gebräuchli- stellen, ohne daß das Auftreten von Störungen zu becher Herstellungsverfahren für Gieß- und Preßfor- fürchten ist, während die Herstellung derartiger kommen, bei welchem von einem hölzernen Modell auf 35 plexer Teile wegen des Erfordernisses nach geteilten geeignete Weise Rohformen aus verschiedenen bzw. gegliederten Modellen bisher an der Werkstoff-Werkstoffen hergestellt wurden, die in Gesenk- frage scheiterte, da das Zusammenfügen metallischer schmieden odei Pressen einer Rohbearbeitung unter- Modelle aus einer Vielzahl von Einzelteilen erst zogen wurden und anschließend zur Fertigstellung recht zu unwirtschaftlich war.

einer weiteren Feinbearbeitung zugeführt werden 40 Ein Ausführungsbeispiel eines mit Hilfe des Vermußten, um die endgültige Gesialt des Erzeugnisses fahrens nach der Erfindung hergestellten keramizu erhalten ist es aus der schweizerischen Patent- "-;hen Modells sowie eine schematische Abbildung schrift 253 056 bereits bekannt, Kokillen, d. h. Guß- zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens formen von einfacher geometrischer Gestalt, durch sind in der Zeichnung dargestellt und werden im fol-Heißpressen von Leichtmetallpulvern zu erzeugen. 45 genden näher beschrieben. Es zeiger.
Bei diesem bekannten Verfahren wird um ein zweck- F i g. 1 A und 1 B eine Aufsicht bzw. einen Schnitt mäßigerweise aus Eisen oder anderen Metallen her- durch ein mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfah- |, gestelltes Modell ein Leichtmetallpulver warm ge- xens hergestelltes keramisches Modell,
ί preßt und gesindert, so daß eine Kokille erhalten F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Behälwird, die auch im geglühten Zustand eine hinrei- 50 ters mit einem darin angeordneten Modell und
chende Zugfestigkeit und eine ausreichende Härte F i g. 3 eine fotografische Aufnahme einer mit besitzt. Dieses bekannte Verfahren ist jedoch auf die Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestell-Herstellung geometrisch einfach gebildeter Formen ten Dauerform.

beschränkt und gestattet nicht die Herstellung korn- Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfin-

plexer Teile. 55 dung dient ein Behälter, in welchem ein keramisches

'■' Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 758 141 Modell mit einer der angestrebten Ausbildung der

; ist die Herstellung von Gegenständen aus pulverför- Form entsprechenden Oberfläche enthalten ist. In

ί migen Metallen durch isostatisches Verdichten der diesem Behälter wird im Bereich der Oberfläche des

^! Metallpulver in einem Druckbehälter bei erhöhten keramischen Modells eine Pulvercharge angeordnet,

Temperaturen bekannt. Bei diesem bekannten Ver- 60 die aus dem Material der herzustellenden Form in

S fahren wird die Pulvercharge in einem Behälter auf Pulverform bestellt, wobei mit Vorteil auch Pulver-

eine unterhalb der Schmelztemperatur der Pulver- Chargen aus vorlogierten Pulvern verwendet werden.

\ charge liegende Temperatur erhitzt, worauf der Be- Zur erfindungsgemäßen Herstellung von Gieß- und

j hälter und die darin enthaltene Pulvercharge in ein Preßformen wird ein Modell aus einem keramischen

j Druckgefäß überführt werden, in welchem der Druck 65 Werkstoff hergestellt, welches die für die herzustel-

j so weit erhöht wird, daß die Pulvercharge bis zu einer 1 enden Dauerlormen angestrebte Gestalt aufweist.

95 %> ihrer theoretischen DiJ;tc fragenden Dichte Obgleich verschiedene keramische Werkstoffe ver-

verdichtet wird. Dieses bekannte Verfahren ist nicht wendet werden können, werden derartige keramische

Werkstoffe bevorzugt, die bei Druckbeanspruchungen und erhöhten Temperaturen form- bzw. gestaltsbeständig sind. Aus diesem Grunde werden tonerde- <reiche keramische Werkstoffe bevorzugt, insbesondere solche, die 95 °/o AL₂O₃ mit SiO₂ als Bindemittel 5 enthalten. Nach der Herstellung des keramischen Modells in der angestrebten Gestalt wird das Modell derart in den Behälter eingebracht, daß die Oberfläche des Modells, welches die angestrebte Ausbildung der herzustellenden Form zeigt, dicht an der Pulvercharge angeordnet ist. Selbstverständlich entspricht die Zusammensetzung der Pulvercharge derjenigen Legierungszusammensetzung, welche die fertige Form besitzen soll. Der Behälter wird zur Entfernung aller darin enthaltenen Feuchtigkeit evakuiert und anschließend gegen die Atmosphäre abgedichtet. Darauf erfolgt die Erhitzung dsr Pulvercharge, die beispielsweise bei Temperaturen zwischen 982 und 1260° C durchgeführt wird, wenn die Pulvercharge aus dem Pulver einer Nickelsuperlegie- a° ■rang mit 0,18⁰O Kohlenstoff, 15,0 %> Kobalt, 4,7% Titan, 5,5% Aluminium, 10,0% Chrom, 3,0% Molybdän, 0,014% Bor, 0,06% Zirkon, 1,0% Vanadium, Rest Nickel, besteht. Haben der Behälter und di.e Pulvercharge ihre Verdichtungstemperatur er- »5 reicht, die vorstehend für ein spezielles Beispiel angegeben wurde, so erfolgt die vorzugsweise isostatische Verdichtung des Behälters und der Pulvercharge. Zur Ausführung der isostatischen Verdichtung werden der Behälter mit der darin enthaltenen Palvercharge in ein Druckgefäß eingebracht, in welchem die Verdichtung mit Hilfe eines bekannten Durckmittels erfolgt. Infolge der Verdichtung werden Dichten von etwa 100% der theoretischen Werte, jedoch in jedem Fall von wenigstens 98 % der theoretischen Werte erreicht. Nachdem die Verdichtung abgeschlossen ist, wird das keramische Modell aus der verdichteten Pulvercharge entnommen, um die nun verdichtete Oberfläche der Pulvercharge freizulegen, welche die Gestalt des Modells angenommen hat.

Als typisches Ausführungsheispiel der Erfindung ist ein festes keramisches Modell 10 in Gestalt eines Zahnrades, wie in Fig. 1 A un'·' 1 B dargestellt, aus einer keramischen Zusammensetzung, bestehend aus 95 % Tonerde und 5 % SiO₂ hergestellt worden, wobei SiOo als Bindemittel diente. Die erfindungsgemäß zu verwendenden keramischen Körper werden durch die Herstellung eines grünen Preßlings aus einer Mischung aus Tonerde- und SiO₂-TeUChCn erzeugt. Der Preßling wird anschließend bei erhöhten Temperaturen zwecks Sintern und Verdichten gebrannt. Zwei keramische Modelle 10 wurden zusammen mit einem Legierungspulver 14 in einen zylindrischen Behälter auf Flußstahl eingebracht Das Legierungspulver 14 besaß eine Korngröße angenähert 0,2 mm und wurde unter Füllung des Behälters um die Modelle 10 herum angeordnet. Die Zusammensetzung des Pulvers 14 entsprach der vorstehend als Beispiel genannten Nickelsuperlegierung.

Ein in F i g. 2 mit 16 bezeichnetes dünnes Blech aus Flußstahl wurde, wie in Fig. 2 dargestellt, zur Trennung dar Modelle 10 angeordnet. Das Blech 16 wird vorteilhafterweise bei der Ausführung des erfindunsgemäßen Verfahrens benutzt, um die Stellung der Modelle innerhalb des Behälters zu bezeichnen und um das Entfernen und die Trennung nach Vollendung der Verdichtung zu erleichtern.

Die in F i g. 2 dargestellte Vorrichtung wurde sodann zur Entfernung jeglicher Feuchtigkeit aus dem Behälterinneren evakuiert, worauf der Behälter abgedichtet wurde. Der abgedichtete BJiälter wurde dann in einen nicht dargestellten Ofen gebracht und sechs Stunden lang bei einer Temperatur von etwa 1190° C erhitzt. Er wurde dann in einen Autoklav gebracht und bei Anwendung eines mittels Druckmitteln erzeugten Druckes von etwa 9,63 kg/rnm² wurden der Behälter und die Charge zwecks Erzielung einer Teilchendichte von angenähert 100 % des theoretischen Wertes verdichtet. Als Druckmittel wurde gasförmiger Stickstoff verwendet. Nach der Verdichtung wurde die Vorrichtung aus dem Druckgefäß entnommen und bei Raumtemperatur abgekühlt. Darauf wurde der gewonnene Preßling an dem Trennblech getrennt und wurden die keramischen Modelle entfernt, um zwei Preßlinge freizulegen, deren Oberflächen der Modellgestalt entsprachen. Der in F i g. 3 mit 18 bezeichnete Preßling stellt eine konkave Gieß- oder Preßform mit einer Oberfläche dar, welche keine oder nur geringe Nachbearbeitung zwecks Verwendung bei der Zahnradherstellung benötigt. Bei der Anwendung isostatischer Verdichtung können Dichten von etwa 100% der theroretischen Werte erreicht werden. Deshalb gleicht die in F i g. 3 abgebildete Form in jeder Hinsicht einer herkömmlich hergestellten Form, welche mittels Grob- und Feinbearbeitung aus einem Gußerzeugnis aus der gleichen Legierung erzeugt wurde. Bei der in F i g. 3 abgebildeten Form ist keine oder nur eine geringe Bearbeitung erforderlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 zur Herstellung von komplexen Gieß- und Preßfor- Patentansprüche: men geeignet, da es keine zu umpressenden Modelle verwendet.

1. Verfahren zum Herstellen von aus einer Me- Bei der Suche nach einem geeigneten Modell für tallegierung bestehenden Gieß- und Preßformen, 5 die Durchführung eines isostatisch Verdichtungsbei welchem eine Charge aus pulverförmigem Le- Verfahrens, bed welchem erhöhte Temperatoren angegierungsmaterial in einem Behälter auf die Ver- wendet werden müssen, steht der Fachmann bei der dichtungstemperatur erhitzt und auf angenähert Auswahl eines geeigneten Werkstoffes vor großen 100 °/o ihrer theoretischen Dichte verdichtet wird, Schwierigkeiten, da bei der Herstellung von Dauerdadurch gekennzeichnet, daß die pul- io formen aus Metallpulvern häufig die Schwierigkeit verförmige Charge vor dem Erhitzen und Ver- auftritt, daß die Metallmischungen an dem Modell dichten in dem Behälter um die Oberfläche eines ankleben.

gegebenenfalls geteilten keramischen Modells an- Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, geordnet und verdichtet wird. ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- is schaffen, welches die Herstellung auch komplex gekennzeichnet, daß der Behälter nach dem Ein- staltetet Dauerformer ohne Störung, d.h. insbesonbringen des keramischen Modells und der Pulver- dere ohne das Ankleben der Metallmischung an dem charge evakuiert wird und daß die Evakuierung Modell gestattet.

vor dem Verdichten ausgeführt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

■2o löst, daß die pulverförmige Charge vor dem Erhitzen und Verdichten in dem Behälter um die Oberfläche