DE2417589A1 - Verfahren und anordnung zum herstellen von verdichteten legierten gegenstaenden mit einem inneren durchtritt - Google Patents

Description

Verfahren und Anordnung zum Herstellen von verdichteten legierten Gegenständen mit einem inneren Durchtritt

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Herstellen von verdichteten legierten Gegenständen mit einem inneren Durchtritt. Dabei bezieht sich die Erfindung insbesondere auf ein Verfahren und eine Anordnung zum Herstellen von verdichteten legierten Erzeugnissen, wie Formen und Matrizen mit inneren Durchtritten, wie solchen zur Zirkulation von Kühlmitteln.

Es ist üblich, Formen und Matrizen beispielsweise für das Spritzformen von Kunststoffen aus hochlegierten Stählen und Superlegierungen herzustellen, wobei es sich bei diesen Superlegierungen um Legierungen auf Nickel-und Eobaltbasis handelt. Ganz allgemein besteht das herkömmliche Verfahren darin, ein hölzernes Modell oder Abbild des an-

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gestrebten Enderzeugnisses herzustellen. Yon diesen Modellen oder Abbildern werden durch Gesenkfräsen Nachbildungen aus der angestrebten Legierung hergestellt, die für die Verwendung in Grobbearbeitungseinrichtungen geeignet sind. Fach der Grobbearbeitung wird das Erzeugnis einer weiteren Feinbearbeitung unterworfen, um zur angestrebten Form- oder Matrizengestalt zu gelangen. Bei vielen Anwendungsgebieten ist es erforderlich, die Form oder Matrize mit inneren Durchlässen für die Zirkulation eines Kühlmittels in der Nähe der Form- oder Matrizenoberfläche zu versehen. Da diese Kühlungsdurchtritte im allgemeinen sehr exakt und in ihrer Gestalt etwas verwickelt ausgebildet sein müssen, trägt dieses noch weiter zu der bereits kostspieligen maschinellen Bearbeitung bei, die bei der Herstellung von Formen und Matrizen vonnöten ist.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Anordnungen zu schaffen, mit deren Hilfe verdichtete legierte Erzeugnisse, die einen inneren Durchtritt besitzen, insbesondere Formen und Matrizen mit inneren Kühlungsdurchtritten, erzeugbar sind, ohne daß teuere maschinelle Behandlungen erforderlich sind. Dabei soll die Lösung des obengenannten Problems auf wirtschaftlich vorteilhafte Weise erfolgen.

Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das zu schaffende Verfahren dadurch gelöst, daß ein keramisches Einsatzstück mit einer Gestalt, welche der Gestalt des in dem verdich teten Gegenstand angestrebten inneren Durchtrittes entspricht, in einer legierten Teilchencharge an einem Ort angeordnet wird, welcher im wesentlichen dem angestrebten Ort des inneren Durchtrittes entspricht, daß die legierte Teilchencharge auf eine zum Verdichten hinreichend hohe Temperatur erhitzt und im wesentlichen ohne Verformung

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des Einsatzstückes isostatisch um das keramische Einsatzstück verdichtet wird, worauf das Einsatzstück unter Ausbildung eines inneren Durchtrittes, der im wesentliehen nach Gestalt und Ortslage der Gestalt und Ortslage des keramischen Einsatzstückes innerhalb der legierten Teilchencharge entspricht, von dem Preßling entfernt wird.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich ein Verfahren insbesondere zum Herstellen von Formen und Matrizen mit inneren Durchtritten, xvie solchen zur Zirkulation von Kühlmitteln dadurch aus, daß ein Keramikkern mit einer Oberfläche vorgesehen wird, welche der angestrebten Gestalt der Erzeugnisoberfläche entspricht, daß eine legierte Teilchencharge, aus welcher das Erzeugnis hergestellt werden soll, in der Nähe der Kernoberfläche angeordnet wird, daß ein keramisches Einsatzstück mit einer der Gestalt des inö3n Erzeugnis angestrebten inneren Durchtrittes entsprechenden Gestalt vorgesehen wird, daß das keramische Einsatzstück innerhalb der legierten Teilchencharge in einer Ortslage und Ausrichtung im Hinblick auf die Oberfläche des Keramikkernes angeordnet wird, welche im wesentlichen der angestrebten Ortslage und Ausrichtung des inneren Durchtritts in Bezug auf die Erzeugnisoberfläche entsprechen, daß die legierte Teilchencharge auf eine zum Verdichten hinreichend erhöhte Temperatur erhitzt wird, worauf die legierte Teilchencharge zwecks Ausbildung eines verdichteten Erzeugnisses isostatisch gegen die Oberfläche des Keramikkerns und um das keramische Einsatzstück verdichtet wird, ohne dabei das Einsatzstück merklich zu deformieren, daß der Keramikkern aus dem verdichteten Erzeugnis entfernt wird, um auf letzterem die Erzeugnisoberfläche freizulegen und daß das keramische Einsatzstück aus dem verdichteten Erzeugnis entfernt wird, um derart in demselben einen inne-

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ren Durchtritt zu erzeugen, der in "seiner Gestalt, Ortslage und Ausrichtung im wesentlichen der Konfiguration, Ortslage und Ausrichtung des keramischen Einsatzstückes innerhalb der legierten Teilchencharge in Bezug zur Oberfläche des Keramikkernes entspricht.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren insbesondere zum Herstellen von Formen und Matrizen mit inneren Durchlässen, wie solchen zur Zirkulation von Kühlmitteln, dadurch gegeben, daß durch Einbringen einer legierten Teilchencharge in eine Porm, welche im allgemeinen der angestrebten Außenoberfläche des Erzeugnisses entspricht, eine Anordnung ausgebildet wird, daß ein Keramikkern mit einer Oberfläche, welche dem angestrebten Hohlraum in dem Erzeugnis entspricht, in der Fähe der legierten Teilchencharge angeordnet wird, daß ein keramisches Einsatzstück mit einer Gestalt, welche der angestrebten Gestalt des inneren Durchtrittes entspricht, innerhalb der legierten Teilchencharge in einer Ortslage angeordnet wird, welche im wesentlichen der angestrebten Ortslage des inneren Durchtrittes innerhalb des Erzeugnisses entspricht, daß die Form in einem gegen die Atmosphäre abgedichteten Behälter angeordnet wird, der ein sekundäres Druckmittel enthält, worauf die Anordnung auf eine erhöhte Yerdichtungstemperatur erhitzt wird, daß die legierte Teilchencharge zwecks Ausbildung des verdichteten Erzeugnisses isostatisch gegen die Oberfläche des Keramikkerns und um das keramische Einsatzstück durch Anwendung eines Druckmitteldruckes auf die Anordnung verdichtet wird, während sich dieselbe auf erhöhter Temperatur befindet, ohne daß dabei eine merkliche Deformierung des Keramikkernes und des keramischen Einsatzstückes auftritt, daß der Keramikkern entfernt wird,

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um an dem Erzeugnis einen Hohlraum freizulegen, welcher der Oberfläche des Keramikkernes entspricht, daß das keramische Einsatzstück entfernt wird, um in dem Erzeugnis einen inneren Durchtritt freizulegen, der im wesentlichen in Gestalt, Ausrichtung und Ortslage der Gestalt, Ausrichtung und Ortslage des keramischen Einsatzstückes innerhalb der legierten Teilchencharge in Bezug auf die Oberfläche des Keramikkernes entspricht.

Im Hinblick auf die zu schaffende Anordnung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch einen Behälter, in welchem ein keramisches Einsatzstück enthalten ist, welches eine Gestalt besitzt, die der Gestalt des in dem verdichteten Erzeugnis angestrebten inneren Durchtrittes entspricht, und durch eine legierte Teilchencharge einer Legierungszusammensetzung, die für das verdichtete Erzeugnis angestrebt ist, wobei die Teilchencharge das keramische Einsatzstück innerhalb des Behälters umgibt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Anordnung zur Verwendung beim Herstellen eines verdichteten legierten Erzeugnisses, wie einer Form oder Matrize mit einem inneren Durchlaß, v/ie einem solchen zur Zirkulation von Kühlmitteln erhalten, durch einen Behälter, in welchem ein Keramikkern enthalten ist, dessen Oberfläche eine Gestalt besitzt, die der für eine Oberfläche des verdichteten Erzeugnisses angestrebten Gestalt entspricht, durch eine legierte Teilchencharge, einer Legierungszusammensetzung, aus welcher das verdichtete Erzeugnis hergestellt werden soll, wobei diese Teilchencharge innerhalb des Behälters und in der Nähe der Oberfläche des Keramikkernes angeordnet ist, durch ein kera-

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misches Einsatzstück mit einer Gestalt, welche der Gestalt des in dem verdichteten Erzeugnis angestrebten inneren Durchtrittes entspricht, wobei das keramische Einsatzstück innerhalb der legierten Teilchencharge in einer Ortslage und Ausrichtung im Hinblick auf die Oberfläche des Keramikkernes angeordnet ist, welche der angestrebten Ortslage und Ausrichtung des inneren Durchtrittes innerhalb des verdichteten Erzeugnisses entsprechen.

Nach noch einer weiteren "vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Anordnung zur Verwendung beim Herstellen eines verdichteten legierten Erzeugnisses, xvie einer Form oder Matrize mit einem inneren Durchlaß, wie einem solchen zur Zirkulation von Kühlmitteln, gegeben durch eine Form, die im wesentlichen der angestrebten Außenoberfläche des verdichteten Erzeugnisses entspricht, wobei in der Form ein Keramikkern vorgesehen ist, dessen Oberfläche eine Gestalt besitzt, die der angestrebten Gestaltung einer Oberfläche des verdichteten Erzeugnisses entspricht, durch eine legierte Teilchencharge einer Legierungszuammensetzung, aus welcher das verdichtete Erzeugnis bestehen soll, wobei die Teilchencharge innerhalb der Form und in. der Nähe der Oberfläche des Keramikkerns angeordnet ist, durch ein keramisches Einsatzstück, dessen Gestalt der Gestalt des in dem verdichteten Erzeugnis angestrebten inneren Durchtrittes entspricht, wobei das keramische Einsatzstück innerhalb der legierten Teilchencharge in einer Ortslage und Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche des Keramikkernes angeordnet ist, welche der angestrebten Ortslage und Ausrichtung des inneren Durchtritts innerhalb des verdichteten Erzeugnisses entsprechen, und durch einen abdichtbaren Behälter, in welchem ein festes Druckmittel enthalten ist, welches die im Inneren des Behälters angeordnete Form umgibt.

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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In dieser zeigen

Pig. Ί A und 1 B jeweils eine Vorder- und eine Seitenansicht eines keramischen Kernes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Behälters, in welchem ein Kern und ein keramisches Einsatzstück enthalten sind, wobei die in Fig. 2 dargestellte Anordnung zur erfindungsgemäßen Herstellung von Formen dient,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt längs der Linie HI-IlI durch den in Fig. 2 dargestellten Behälter,

Fig. 4 A eine Fotografie des Hohlraums einer unter Verwendung des in den Fig. 1A und 1B dargestellten Kerns hergestellten Form,

Fig. 4· B eine Fotografie der Form nach Fig. 4A, wobei ein Teil weggeschnitten wurde, um die Kühlungsdurchtritte zu zeigen, die darin im Bereich des Formenhohlraumes ausgebildet sind,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Anordnung, welche einen Behälter umfaßt, in dem ein keramisches Einsatzstück enthalten ist, wobei die in Fig. 5 gezeigte Anordnung zur Ausführung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dient,

Fig. 5 A und 5 B Fotografien eines verdichteten legierten Erzeugnisses, welches mit Hilfe der in Fig. 5 dargestellten Anordnung auf erfindungsgemäße V/eise hergestellt worden ist, und

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Ausführung einer weiteren Ausführungsforsn des e;rfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ganz allgemein ausgedrückt, werden durch Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verdichtete legierte Gegenstände mit inneren Durchtritten, wie Formen und Matrizen mit inneren Kühlungsdurchlässen dadurch hergestellt, daß ein Kern aus einem keramischen Material vorgesehen wird, welcher entsprechend der angestrebten Gestaltung einer Oberfläche des Gegenstandes, wie beispielsweise eines Formenhohlraumes ausgebildet ist. Außerdem wird ein keramisches Einsatzstück vorgesehen oder verwendet, welches in seiner Gestalt dem angestrebten inneren Durchlaß des Gegenstandes entspricht. Dabei versteht es sich selbstverständlich, daß die Erfindung zur Herstellung eines Gegenstandes verwendet werden kann, x^elcher einen inneren Durchtritt besitzt, ohne daß es dabei erforderlich ist, eine besondere Außenoberfläche auszubilden. Obgleich verschiedene Keramikerzeugnisse Verwendung finden können, wird ein solches Keramikmaterial bevorzugt, welches sich durch die !Fähigkeit auszeichnet, beträchtlichen Gestaltänderungen oder Deformationen zu widerstehen, die bei Belastung bei erhöhten Temperaturen insbesondere beim isostatischen Heißpressen auftreten. Zu diesem Zweck werden Tonerde- oder zirkonreiche KeramikerZeugnisse bevorzugt, insbesondere solche, die zu 95% aus Tonerde oder Zirkon mit Silika als Bindemittel bestehen. Ein Keramikkern mit einer Gestalt, wie diese beispielsweise für einen Formenhohlraum benötigt wird, ifird in einem Behälter angeordnet, wobei die Oberfläche des Kernes mit der für einen Formenhohlraum angestrebten Gestalt im Bereich einer Charge aus legierten Teilchen angeordnet wird, welche die Zusammensetzung der herzustellenden Form besitzen.

Ein keramisches Einsatzstück wird innerhalb der Legierungsteilchencharge an einem Ort relativ zur Kernoberfläche angeordnet, welcher der angestrebten Relativstellung des inneren

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Durchtrittes in dem verdichteten Enderzeugnis entspricht. Nachdem der Behälter evakuiert worden ist, um alle darin enthaltene Feuchtigkeit zu entfernen, wird der Behälter gegen die Atmosphäre abgedichtet und wird die Charge auf die Verdichtungstemperatur erhitzt, die innerhalb eines Temperaturbereiches von 982 bis 1260 ⁰C liegt. Auf dieser Temperatur werden der Behälter und de Charge durch Einwirkung eines isostatischen Druckes verdichtet, welcher dadurch zur Einwirkung gebracht wird, daß der Behälter innerhalb eines druckmittelbetätigten Druckgefäßes angeordnet wird, der üblicherweise als Autoklav bezeichnet wird. Dabei handelt es sich bei dem druckmittelbetätigtem Druckbehälter oder dem Autoklaven um einen in der Fachwelt bekannten Druckbehälter, in welchem das Verdichten durch die Anwendung von Gas oder anderen Druckmitteln hervorgerufen wird. Obgleich das einstufige Verdichten bevorzugt wird, können gemäß der im Stand der Technik bekannten Arbeitsweise ein oder mehrere Vorverdichtungsschritte verwendet werden, falls dieses erforderlich erscheint. In jedem Fall wird das Verdichten jedoch so weit geführt, daß Enddichten in der Nähe von 100% der theoretisch erreichbaren Dichte und in jedem Fall von wenigstens etwa 98% erzielt v/erden. Nach Abschluß der Verdichtung werden der Keramikkern und das keramische Einsatzstück aus der verdichteten Charge entfernt. Nach der Entfernung des Keramikkerns tritt die benachbarte verdichtete Oberfläche der verdichteten Charge zutage, welche eine dem Kern entsprechende Oberfläche besitzt und beispielsweise für einen Formenhphlraum angestrebt worden ist.· In gleicher Weise führt die Entfernung des keramischen Einsatzstückes zu einem inneren Durchtritt, welcher in seiner Gestalt derjenigen des keramischen Einsatzstückes entspricht und gegenüber dem Formenhohlraum entsprechend der Anordnung des Einsatzteiles innerhalb der Teilchen-

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charge relativ zur Kernoberfläche vor der Verdichtung angeordnet und ausgerichtet ist.

Wie den Fig. 1A, 1B₁ 2 und 3 und insbesondere den Fig. IA und 1B zu entnehmen, wird ein nicht verformbarer Keramikkern 10 verwendet. Der Kern 10 besitzt eine Gestalt, die derjenigen entspricht, welche für einen Formenhohlraum angestrebt wird. Zwei dieser Kerne 10 werden in einem zylindrischen Behälter 12 aus Flußstahl angeordnet, wie den Fig. 2 und 3 zu entnehmen. Ein Legierungspulver 14 ist rings um die Kerne 10 angeordnet und füllt den Behälter. Ein dünnes Blech aus Flußstahl, welches in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet ist, ist, ivie in den Figuren dargestellt, so angeordnet, daß es die Kerne 10 trennt. Das Blech 16 wird bei der in Rede stehenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt, um die Stellung der Kerne innerhalb des Behälters anzuzeigen, um auf diese Weise die Entfernung und das Trennen nach dem Abschluß des Verdichtens zu erleichtern. Neben jedem der Kerne 10 ist ein nicht verformbares keramisches Einsatzstück 18 vorgesehen, welches in Längsrichtung relativ oder im Abstand zum Behälter angeordnet und dem Legierungspulver 14· eingebettet ist. Obgleich in Bezug auf jaden Kern 10 lediglich ein einziges Einsatzstück dargestellt ist, versteht es sich, daß eine Vielzahl von Einsatzstücken verwendet xverden kann, was von der Art der im Fertigerzeugnis angestrebten inneren Durchtritte abhängt. Die Einsatzstücke können dabei entweder miteinander verbunden oder voneinander entfernt angeordnet sein, was davon abhängt, ob miteinander verbundene Lurchtritte angestrebt werden. Gegebenenfalls können die keramischen Einsatzstücke 18 mit der Wand des Behälters 12 verbunden werden, um dadurch zu erleichtern, daß sie in ihrer festgelegten Stellung verbleiben, während der Behälter mit der Teilchen-

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charge 14 gefüllt wird. In jedem Fall werden die Einsatzstücke 18 jedoch in der Teilchencharge relativ zum Kern 10 derart angeordnet und ausgerichtet, daß sie sich in Übereinstimmung mit der Relativstellung der angestrebten inneren Durchtritte im fertigen verdichteten Erzeugnis "befinden.

Die in den Pig 2 und 3 dargestellte Anordnung wird evakuiert, um jegliche Feuchtigkeit aus dem Inneren des Behälters zu entfernen, worauf der Behälter gegen die Atmosphäre abgedichtet wird. Die Anordnung wird dann in einen nicht dargestellten Ofen eingebracht und auf die Verdichcungstenperatur erhitzt. Auf dieser Temperatur wird die Anordnung in einen Druckbehälter eingebracht, worauf die Charge durch Anwendung eines Druckmitteldruckes auf eine Dichte verdichtet wird, die in der Fähe von 100% der theoretisch möglichen Dichte liegt. In Übereinstimmung mit der herkömmlichen Betriebsweise von Druckgefäßen kann als verwendetes Druckmittel gasförmiger Stickstoff dienen. Nach dem Verdichten und Abkühlen der Anordnung wird dieselbe an dem Trennblech 16 geteilt und werden die Keramikkerne entfernt, wodurch zwei getrennte Preßkörper zutage treten, deren Oberflächen der Gestalt des Kernes entsprechen. Diese Oberflächen bilden den angestrebten Formenhohlraum. Werden die verdichteten Körper oder Preßlinge in Querrichtung an einer Stelle aufgeschnitten, welche den Enden der keramischen Einsatzstücke 18 entspricht, so werden die Einsatzstücke zur Entfernung freigesetzt, wodurch in dem verdichteten legierten Gegenstand ein innerer'Durchtritt erzeugt wird, welcher in seiner Ausbildung, Anordnung und Ausrichtung der Gestalt, Anordnung und Ausrichtung des keramj£chen Einsatzstückes in der Teilchencharge vor dem Verdichten entspricht. In den meisten Fällen wird auch der Behälter von den Preßlingen entfernt. Die Fotografie gemäß Fig. 4-A

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zeigt den Formenhohlraum der mit Hilfe des oben beschriebenen "Verdichtungsvorganges hergestellten Form. Die in Fig. 4-B dargestellte Fotografie zeigt die Form mit weggeschnittener Rückwand, um den inneren Durchtritt freizulegen, der nach der Entfernung des keramischen Einsatzstückes 18 entstanden ist.

Die in den Fig. 4A und 4-B dargestellte und auf obenbeschriebene Weise hergestellte Form besteht aus einer handelsüblichen LN-iOO-Legierungszusammensetzung. Die verwendeten Keramikkerne bestanden zu 95% aus Tonerde und zu 5% ^aus Silika, wobei das Silika als Bindemittel verwendet wurde. Die Kerne iirurden dadurch hergestellt, daß ein grüner Preßling aus einer Mischung von Teilchen aus Tonerde und Silizium hergestellt wurde, wobei dieser Preßling sodann bei erhöhten Temperaturen gebrannt wurde, um ihn zu verschmelzen und zu verdichten. Die Teilchengröße der Legierungsteilchencharge der IN-100-Legierung entsprach -80 mesh (US-Standard). Wie aus den Fotografien gemäß Fig. 4A und 4B zu ersehen, ist keine oder nur sehr geringe Nachbearbeitung der derart hergestellten Erzeugnisse erforderlich.

Eine alternativ zu verwendende Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. Gemäß dieser Figur ist ein nicht verformbares keramisches Einsatzstück 30 von im wesentlichen zylindrischer Gestalt und mit in Längsrichtung ausgebildeten Eiefelungen axial in einem Flußstahlbehälter 32 angeordnet, welcher mit einer legierten Teilchencharge 34- gefüllt ist, welche ihrerseits das Einsatzstück 30 umgibt. Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung wird dann auf erfindungsgemäße Weise wie zuvor unter Bezug auf die Anordnung nach den Fig. 2 und 3 beschrieben, behandelt, um das Verdichten der Teilchencharge 34- auf

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die Enddichte zu erreichen. Nach Entfernung des keramischen Einsatζstückes 30 und des Behälters 32 von dem Preßling wird ein legierter Gegenstand mit einem geriefelten, axialen Längsdurchtritt, wie in den Fig. 5Aund 5 B dargestellt, erhalten. Dabei versteht es sich selbstverständlich, daß das keramische Einsatzstück 30 verschiedenartige Gestaltungen besitzen kann, was von der angestrebten Ausbildung des inneren Durchtrittes abhängt. So kann das Einsatzstück 30 beispielsweise mit schraubenförmigen Gewindegängen versehen sein, um in dem verdichteten Gegenstand einen JbdLaldurchtritt in Längsrichtung mit Innengewinde auszubilden. Der in den Fotografien gemäß Fig. 5A und ^B dargestellte Gegenstand wurde aus einer Legierungscharfe von Teilchen einer handelsüblichen AISI-H19-Werkzeugstahl-Legierung hergestellt, wobei die Charge eine Teilchengröße entsprechend -80 mesh (US-Standard) besaß. Diese legierte Stahlpulvercharge wurde auf eine Verdichtungstemperatur von 1190 C erhitzt und in einem Autoklaven bei einem

Stickstoffgas-Druck von etwa 9,84- kg/mm verdichtet.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung in Fig. 6 dargestellt. Bei dieser Ausführungsforrn ist eine Anordnung, bestehend aus Keramikkernen 10, einer Trennvorrichtung 16 und keramischen Einsatzstücken 18 innerhalb der Legierungsteilchencharge 14 in Übereinstimmung mit der bei den Fig. 2 und 3 beschriebenen Arbeitsweise angeordnet, wobei jedoch der Unterschied zu beachten ist, daß der Behälter in der Ausführungsform naqh "Hg. 6 eine Form 40 ist, wobei die Form im wesentlichen der angestrebten äußeren Oberflächenausbildung des verdichteten Gegenstandes entspricht. Die Form kann aus jedem geeigneten Werkstoff bestehen, wobei jedoch die keramischen Materialien Silka, Zirkonerde, Tonerde oder Mischungen derselben bevorzugt

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sind. Die in Fig. 6 dargestellte Form 40 ist innerhalb eines Behälters 42 angeordnet, der beispielsweise aus einem weichen Kohlenstoffstahl bestehen kann. Der Behälter 42 besitzt einen Stempel 44. Der Behälter ist mit einem sekundären Druckmittel 46 gefüllt, bei welchem es sich um Silika oder Tonerde in feinzerteilter Form handeln kann. Dieses sekundäre Druckmittel 46 füllt den Behälter 42 vorteilhafter Weise gänzlich aus und umgibt die Form 40. Das Innere der entsprechend Fig. 6 aufgebauten Anordnung wird auf bekannte herkömmliche Weise entgast. Dieses erfordert die Verbindung des Kammerinnenraumes über den Stempel 44 mit einer geeigneten, nicht dargestellten Vakuumpumpe, um auf diese herkömmliche Weise gasartige Reaktionsprodukte zu entfernen, die sich im Kammerinneren während der Erhitzung bilden. Zu diesem Zweck ist im allgemeinen eine Erhitzung auf relativ niedrige Temperaturen von 204 bis 260 G ausreichend. Nach dem Entgasen wird der Stempel 44 abgeschlossen, um das Innere gegen die Atmosphäre abzudichten. Die gesamte in Fig. 6 dargestellte Anordnung wird in eine Erhitzungsvorrichtung, wie einen Ofen, überführt, welcher die Anordnung und insbesondere die Legierungsteilchencharge 14 auf eine geeignete "Verdichtungotemperatur erhitzt. Die Anordnung wird sodann in einen Autoklaven eingebracht und einheitlich durch Anwendung eines isostatischen Druckes auf bekannte Weise verdichtet, um die Teilchencharge 14 auf eine hohe Dichte zu verpressen. Nach der Entnahme der Form aus dem Behälter und nach der Entfernung der Keramikkerne 10,der Einsatzstücke 18 und der Form 40 vom Preßlingäußeren, v/erden zwei verdichtete legierte Formen gewonnen, die denjenigen entsprechen, welche unter Bezug auf die Fig. 2 und 3 beschrieben sind, jedoch mit der Ausnahme,

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daß die äußere Oberfläche entsprechend der Gestaltung der Form 40 ausgebildet ist. Auf diese Weise können Formen hergestellt werden, die im verdichteten Zustand geeignet sind, um mit spezifisch ausgebildeten Verstärkungsstrukturen versehen zu sein. Demzufolge werden mit Hilfe der in Rede stehenden Ausführungsform der Erfindung in einen verdichteten Gegenstand nicht nur der Formenhohlraum und die inneren Kühlungsdurchtritte erzeugt, sondern kann auch den übrigen äußeren Oberflächen der Formen eine angestrebte Größe und Gestalt gegeben werden, welche von dem spezifischen Endzweck abhängt.

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Claims (22)

Pat entansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von verdichteten legierten Gegenständen mit einem inneren Durchtritt, dadurch gekennzeichnet , daß ein keramisches Einsatzstück mit einer Gestalt, welche der Gestalt des in dem verdichteten Gegenstand angestrebten inneren Durchtritts entspricht, in einer legierten Teilchencharce an einem Ort angeordnet wird, welcher im wesentlichen dem angestrebten Ort des inneren Durchtritts entspricht, daß die legierte Teilchencharge auf eine zum Verdichten hinreichend hohe Temperatur erhitzt und im wesentlichen ohne Verformung des EinsatzStückes isostatisch um das keramische Einsatzstück verdichtet wird, worauf das Einsatzstück unter Ausbildung eines inneren Durchtritts, der im wesentlichen nach Gestalt und Ortslage der Gestalt und Ortslage des keramischen Einsatzstückes innerhalb der legierten Teilchencharge entspricht, von dem Preßling entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich die legierte Teilcheiicharge und das keramische Einsatzstück während der Verdichtung innerhalb eines abgedichteten Behälters befinden.

3- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter mit der Teilchencharge und dem keramischen Einsatzstück, welche in demselben enthalten sind, vor dem Abdichten und Verdichten evakuiert wird.

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4-, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das keramische Einsatzstück aus einer Mischung aufgebaut wird, welche feuerfeste Oxidteilchen wenigstens eines der feuerfesten Oxide Zirkonerde oder Tonerde oder Zilika sowie ein Bindemittel enthält.

5· Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet , daß als Bindemittel colloidales Silika verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5> dadurch g e k ο η η zeichnet , daß die legierte Teilchencharge verdichtet wird, während sie sich auf einer Temperatur von 982 bis 1260 ⁰G befindet.

7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die legierte Teilchencharge auf eine Dichte verdichtet wird, die wenigstens 98% der theoretischen Dichte entspricht.

8. Verfahren zum Herstellen von verdichteten legierten Erzeugnissen, wie Formen und Matrizen mit inneren Durchtritten, wie solchen zur Zirkulation von Kühlmitteln, dadurch gekennzeichnet , daß ein Keramikkern mit einer Oberfläche vorgesehen wird, welche.- der angestrebten Gestalt der Erzeugnisoberfläche entspricht, daß eine legierte Teilchencharge, aus welcher das Erzeugnis hergestellt werden soll, in ,der Nähe der Kernoberfläche angeordnet wird, daß ein keramisches Einsatzstück mit einer der Gestalt des in dem Erzeugnis angestrebten inneren •^urchtritts entsprechenden Gestalt vorgesehen wird, daß das keramische Einsatzstück innerhalb der legierten Teil-

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chencharge in einer Ortslage und Ausrichtung im Hinblick auf die Oberfläche des Keramikkerns angeordnet ward, welche im wesentlichen der angestrebten Ortslage und Ausrichtung des inneren Durchtrittes in Bezug auf die Erzeugnisoberfläche entsprechen, daß die legierte Teilchencharge auf eine zum Verdichten hinreichende erhöhte Temperatur erhitzt wird, worauf die legierte Teilchencharge zwecks Ausbildung eines verdichteten Erzeugnisses isostatisch gegen die Oberfläche des Keramikkerns und um das keramische Einsatzstück verdichtet wird, ohne dabei das Einsatzstück merklich zu deformieren, daß der Keramikkern aus dem verdichteten Erzeugnis entfernt wird, um auf letzteren die Erzeugnisoberfläche freizulegen und daß das keramische Einsatzstück aus dem verdichteten Erzeugnis entfernt wird, um derart in demselben einen inneren Durchtritt zu erzeugen, der in seiner Gestalt, Ortslage und Ausrichtung im wesentlichen der Konfiguration, Ortslage und Ausrichtung des keramischen EinsatzStückes innerhalb der legierten Teilchencharge in Bezug zur Oberfläche des Keramikkernes entspricht.

9- Verfahren nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet , daß sich während der Verdichtung die legierte Teilchencharge, der Keramikkern und das keramische Einsatzstück innerhalb eines abgedichteten Behälters befinden.

10. Verfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet , daß der Behälter, in welchem sich die Teilchencharge, der Keramikkern und das keramische Einsatzstück befinden, vor dem Abdichten und Verdichten evakuiert wird.

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11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Kercimikkern und das keramische Einsatzstück jeweils aus einer Mischung aufgebaut werden, welche feuerfeste Oxidteilchen wenigstens eines der feuerfesten Oxide Zirkonerde, Tonerde und Silika sowie ein Bindemittel enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch .gekennzeichnet , daß als Bindemittel kolloidales Silika dient.

13· Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die legierte Teilchencharge auf einer Temperatur zwischen 982 und ^260 C verdichtet wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis IJ, dadurch gekennzeichnet , daß die legierte Pulvercharge auf eine Dichte verdichtet wird, die wenigstens 98% der theoretischen Dichte entspricht.

15· Verfahren zur Herstellung von verdichteten legierten Erzeugnissen, wie Formen und Matrizen mit inneren Durchlässen, wie solchenzur Zirkulation von Kühlmitteln, dadurch gekennzeichnet , daß Einbringen einer legierten Teilchencharge in eine Form, welche im allgemeinen der angestrebten Außenoberfläche des Erzeugnisses entspricht, eine Anordnung ausgebildet wird, daß ein Keraiaikkern mit einer Oberfläche, welche dem angestrebten Hohlraum in dem Erzeugnis entspricht, in der Nähe' der legierten Teilchencharge angeordnet wird, daß ein keramisches Einsatzstück mit einer Gestalt, welche der angestrebten Gestalt des inneren Durchtrittes entspricht, innerhalb der legierten Teilchencharge in einer

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Ortslage angeordnet wird, welche im wesentlichen der angestrebten Ortslage des inneren Durchtrittes innerhalb des Erzeugnisses entspricht, daß die Form in einem gegen die Atmosphäre abgedichteten Behälter angeordnet wird, der ein sekundäres Druckmittel enthält, worauf die Anordnung auf eine erhöhte Verdichtungstemperatur erhitzt wird,daß die legierte Teilchencharge zwecks Ausbildung des verdichteten Erzeugnisses isostatisch gegen die Oberfläche des Keramikkerns und um das keramische Einsatzstück durch Anwendung eines Druckmitteldruckes auf die Anordnung verdichtet wird, während sich dieselbe auf erhöhter Temperatur befindet, ohne daß dabei eine merkliche Deformierung des Keramikkerns und des keramischen Einsatzstückes auftritt, daß der Keramikkern entfernt xvird, um an dem Erzeugnis einen Hohlraum freizulegen, welcher der Oberfläche des Keramikkerns entspricht, daß das keramische Einsatzstück entfernt wird, um in dem Erzeugnis, einen inneren Durchtritt freizulegen, der im wesentlichen in Gestalt, Ausrichtung und Ortslage der Gestalt, Ausrichtung und Ortslage des keramischen Einsatzstückes innerhalb der legierten Teilchencharge im Bezug auf die Oberfläche des Keramikkernes entspricht.

16. Verfahren nach Anspruch I5, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Behälter evakuiert und gegen die Atmosphäre abgedichtet wird, wobei dieses vor der Verdichtung und nach dem Einbringen der Teilchencharge sowie nach dem Anordnen des Keramikkernes und des keramischen Einsatzstückes erfolgt.

17· Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet ,' daß die Form mit der darin enthaltenen legierten Teilchencharge nachfolgend evakuiert und mit einem Inertgas gefüllt wird, bevor das Erhitzen auf die Verdichtungsternperatur erfolgt.

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18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Form aus einem Material besteht, welches aus Zirkonerde oder Tonerde oder Mischungen der vorgenannten Stoffe besteht.

19· Anordnung zur Verwendung beim Herstellen eines verdichteten legierten .Erzeugnisses mit einem inneren Durchtritt, gekennzeichnet durch einen Behälter (12,32), in welchem ein keramisches Einsatzstück (18,30) enthalten ist, welches eine Gestalt besitzt, die der Gestalt des in dem verdichteten Erzeugnis angestrebten inneren Durchtrittes entspricht, und durch eine legierte Teilchencharge (14-,34-) einer Legierungszusanmensetzung, die für das verdichtete Erzeugnis angestrebt ist, wobei die Teilchencharge das keramische Einsatzstück innerhalb des Behälters umgibt.

20. Anordnung zur Verwendung beim Herstellen eines verdichteten legierten Erzeugnisses, wie einer Form oder Matrize mit einem inneren Durchlaß, wie einem solchen zur Zirkulation von Kühlmitteln, gekennzeichnet durch einen Behälter (12,32), in welchem ein Keramikkern (10) enthalten ist, dessen Oberfläche eine Gestalt besitzt, die der für eine Oberfläche des verdichteten Erzeugnisses angestrebten Gestalt entspricht, durch eine legierte Teilchencharge (14·) einer Legierungszusammensetzung, aus welcher das verdichtete Erzeugnis hergestellt werden soll, wobei diese Teilchencharge innerhalb des Behälters und in der Nähe der Oberfläche des Keramikkernes angeordnet ist, durch ein keramisches Einsatzstück (18) mit einer Gestalt, welche der Gestalt des in dem verdichteten Erzeugnis angestrebten inneren Durchtrittes entspricht, wobei das keramische Einsatz-

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stück innerhalb der legierten Teilchencharge in einer Ortslage und Ausrichtung im Hinblick auf die Oberfläche des Keramikkerns angeordnet ist, welche der angestrebten Ortslage und Ausrichtung des inneren Burchtrittes innerhalb des verdichteten Erzeugnisses entsprechen.

21. Anordnung zur Verwendung beim Herstellen eines verdichteten legierten Erzeugnisses, wie siner Form oder ■ Matrize mit einem inneren Durchlaß, wie einem solchen zur Zirkulation von Kühlmitteln, gekennzeichnet durch eine Form (4-0), die im wesentlichen der angestrebten Außenoberfläche des verdichteten Erzeugnisses entspricht, wobei in der Form ein Keramikkern (10) vorgesehen ist, dessen Oberfläche eine Gestalt besitzt, die der angestrebten Gestaltung einer Oberfläche des verdichteten Erzeugnisses entspricht, durch eine legierte Teilchencharge (14-) einer LegierungssusaLiiiiensetzung, aus viel eher das verdichtete Erzeugnis bestehen soll, x-zobei die Teilchencharge innerhalb der Form und in der iTähe der Oberfläche des Keramikkerns angeordnet ist, durch ein keramisches Einsatzstück (18), dessen Gestalt der Gestalt des in dem verdichteten Erzeugnis angestrebten inneren Durchtrittes entspricht, xvobei das keramische Einsatzstück innerhalb der legierten Teilchencharge in einer Ortslage und Ausrichtung in Bezug auf die Oberfläche des Keramikkerns angeordnet ist, welche der angestrebten Ortslage und Ausrichtung des inneren Durchtrittes innerhalb des verdienteten Erzeugnisses entsprechen, und durch einen abdichtbaren Behälter (4-2), in welchem ein. festes Druckmittel (46) enthalten ist, welches die im Inneren des Behälters (4-2) angeordnete Form (40) umgibt.

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22. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Form (40) aus Zirkonerde, Tonerde oder Mischungen der vorgenannten Stoffe besteht.

A09843/0893

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