DE2544359A1

DE2544359A1 - Verfahren zum superplastischen verformen von metallen mit gleichzeitiger diffusionsverbindung

Info

Publication number: DE2544359A1
Application number: DE19752544359
Authority: DE
Inventors: Jun Leonard Angelo Ascani; Charles Howard Hamilton
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1974-10-03
Filing date: 1975-10-03
Publication date: 1976-04-15
Also published as: SE7511082L; US3920175A; CA1039008A; CH598879A5; FR2286688B1; JPS565638B2; JPS5161457A; FR2286688A1; GB1480168A; DE2544359C2; SE414715B

Description

Verfahren zum superplastischen Verformen von Metallen mit gleichzeitiger Diffusionsverbindung.

Die Verformung von Titanlegierungen in komplizierte Formen durch bekannte Verfahren zur Ausformung von Teilen, die große Zugdehnungen benötigen, ist außerordentlich schwierig und kann in vielen Fällen nicht erfolgen. Die begrenzte Zugdehnung, die hohe Streckgröße und der geringe Elastizitätsmodul bilden praktische Grenzen für die Verformung bei Umgebungstemperatur, und das übermäßige Zurückfedern macht häufig eine Kriechgrößenbehandlung bei erhöhter Temperatur erforderlich. In einigen Teilen wird die Verformung in einem 1200 bis 1400 F-Temperaturbereich durchgeführt, um die zulässige Deformierung zu erhöhen und das Zurückfedern sowie Größenprobleme zu minimieren. Jedoch selbst bei der Anwendung dieser mäßig hohen Temperaturen ist ein außerordentlich

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teures, integral erhitztes doppelwirkendes Formwerkzeug erforderlich. Selbst bei diesen fortschrittlichen Verfahren ist die Formung von Titanlegierungen noch immer stark beschränkt, und es sind oftmals Kompromisse bei der Konstruktion von Bauelementen erforderlich, was eine Verminderung der Leistungsfähigkeit und eine Erhöhung des Gewichts bedeutet.

Es! ist bereits seit vielen Jahren bekannt, daß bestimmte Metalle, wie beispielsweise Titan und viele seiner Legierungen, die Eigenschaft der Superplastizität aufweisen. Die Superplastizität ist die Fähigkeit eines Materials,ungewöhnlich hohe Zugdehnungen zu entwickeln, und zwar bei einer verminderten Tendenz hinsichtlich einer Querschnittsverminde- £Tung. Diese Fähigkeit zeigen nur einige wenige Metalle und •^Legierungen und zwar innerhalb eines begrenzten Temperatur- und ümformgeschwindigkeits-Bereichs. Es wurde beobachtet, daß Titan und Titanlegierungen superplastische Eigenschaften aufweisen, die gleich oder größer sind als die von jedem anderen Metall. Mit geeigneten Titanlegierungen sind Gesamterhöhungen der Oberflächen von bis z.u 300% möglich.

Die Vorteile einer superplastischen Verformung sind sehr zahlreich: Es können sehr komplizierte Formen und tiefgezogene Teile ohne weiteres ausgeformt werden; es sind geringe Deformationsbeanspruchungen erforderlich, um das Metall im superplastischen Temperaturbereich zu verformen, wodurch Teile bei geringen Drücken ausgeformt werden, was die Deformation- und den Abrieb der Werkzeuge minimiert und die Verwendung von preiswerten Werkzeugmaterialien gestattet und zudem das Kriechen im Jjjfej-kzeug verhindert; es können einfache Stempel- und Aufnalimewerkzeuge ver-.wendet, werden; es tritt kein Zurückfedern auf;,· "es entwickelt sich kein Bauschinger-Effekt; Mehrfachteile vbii unterschied-. licher Geometrie können in einem einzigen Arbeitsvorgang

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hergestellt werden, und es können sehr kleine Radien ausgeformt werden, wobei ferner kein Problem hinsichtlich von Druckverformungen oder Klemmen auftritt. Bei der superplastischen Verformung von Titan und ähnlichen reaktionsfähigen Metallen ist es jedoch erforderlich, daß die Erhitzung und Verformung in einer gesteuerten oder kontrollierten U»-* gebung erfolgt, um sicherzustellen, daß das Titan sauber ist, welches insbesondere gegenüber- dem Sauerstoff-, Stickstoff- und Wasserdampf-Gehalt in der Luft bei erhöhten Temperaturen empfindlich ist. Wenn das Titan nicht geschützt wird, so wird es spröde und seine Integrität wird zerstört.

Bei der Diffusionsverbindung handelt es sich um die metallurgische Verbindung oder Vereinigung von Oberflächen aus ähnlichen oder unähnlichen Metallen durch das Anlegen von Wärme und Druck für eine Zeitdauer derart, daß eine gemeinsame Vermengung der Atome an der Verbxndungsgrenzschxcht auftritt. Die Diffusionsverbindung wird vollständig im Festzustand erreicht, und zwar bei oder oberhalb einer Hälfte des Grundmetallschmelzpunkts (absolut). Die tatsächlich erforderlichen Zeiten, Temperaturen und Drücke ändern sich von Metall zu Metall.

Die Verbindungsoberflächen müssen durch das Anlegen von Druck auf Atomabstände zusammengebracht werden. Ein angemessener Druck muß ebenfalls vorgesehen werden, um zu bewirken, daß etwas plastischer Fluß die normalerweise leeren Zonen anfüllt. Wenn die Drücke zu klein sind, so verbleiben kleine Leerstellen an der Verbxndungsgrenzschxcht und die Verbindungsfestigkeit ist kleiner als die maximal erhältliche. Die Anwendung von Druck zerbricht ebenfalls die Oberflächenoxyde und die Oberflächenrauhheiten, um so saubere Oberflächen für die Verbindung vorzusehen. Die bei der Diffusionsverbindung verwendeten

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erhöhten Temperaturen dienen zur Beschleunigung der Diffusion der Atome an den Verbindungsgrenzschichten und sie erzeugen eine Metallerweichung, welche bei der Oberflächendeformation mithilft, um so einen innigeren Kontakt für die Atombindung und die Bewegung über die Verbindungsgrenzschicht zuzulassen. Die erhöhte Temperatur und das Druckanlegen hat auch eine Diffusion der Oberflächenverunreinigungen in das Basismetall während der Verbindung zur Folge, was eine Metall-Atom-zu-Atom-Verbindung ergibt und daher die Verbindung stärkt. Es muß eine hinreichende Zeitspanne vorgesehen sein, um die Verfestigung der Verbindung durch die Diffusion von Atomen über die Verbindungsgrenzschicht hinweg sicherzustellen. Eine Schutzatmosphäre für die Verbindung ist dann erforderlich, wenn Titan und andere ähnliche reaktionsfähige Metalle miteinander verbunden werden.

Die Hauptvorteile der Diffusionsverbindung sind Gewichtseinsparungen, eine Kostenverminderung und die Festigkeit der Verbindung (die so fest wie das Stamm-Material sein kann) verglichen mit der mechanischen Befestigung des Werkstückes, was die teure Werkzeugherstellung, Mehrverbrauch an teuren Rohmaterialien und Mehrfachbefestigungen erforderlich macht, was die Größe und das Gewicht erhöht sowie die Quelle für Ermüdungsanrisse ist.

Verfahren zur superplastischen Verformung von Metallen und Verfahren zur Diffusionsverbindung sind für sich beschrieben: Im U.S. Patent 3 340 101 ist ein Verfahren zum superplastischen Verformen beschrieben, wo ein Metall so behandelt wird, daß es seine effektive Umformungsgeschwindigkeitsempfindlichkeit zeigt und sodann durch Anwendung allein von einem Vakuum oder in Verbindung mit einem Stempel verformt wird. Die US Patente 3 145 466, 3 180 022, 3 044 160, 2 850 798 und 3 170 234 beziehen sich auf die Festkörper (solid state)- oder Diffusions-Verbindung.

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Die vorliegende Erfindung sieht allgemein ein Verfahren zur gleichzeitigen oder gleichlaufenden superplastischen Verformung und zur Diffusionsverbindung einer Vielzahl von Werkstücken vor, um ein gewünschtes Gebilde auszuformen. Der Stand der Technik lehrt die Kombination, insbesondere die gleichlaufende Anwendung, dieser Verfahren nicht. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf das superplastische Verformen eines Metallrohlings in eine gewünschte Gestalt durch Erwärmung eines Metallrohlings und von mindestens einem weiteren Metallwerkstück auf eine geeignete Formungs- und Verbindungs-Temperatur, wobei eine Stromungsmitteldruckbelastung auf den Metallrohling aufgebracht wird, um diesen zu veranlassen, sich gegen ein Formglied und mindestens ein weiteres Metallwerkstück anzuformen, wobei die koordinierten Temperatur-Druck-Zeitdauer-Bedingungen für die Diffusionsverbindung des Metallrohlings mit dem mindestens einen anderen Metallwerkstück aufrechterhalten bleiben.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, insbesondere bei der Herstellung und mechanischen Befestigung von mehreren Komponenten eines Gebildes den Zeitaufwand und den Materialaufwand zu vermindern, Kosten zu sparen, das Gewicht des Gebildes oder Konstruktionselements zu verringern und Ermüdungsschwächen zu vermeiden, wobei dies gemäß der Erfindung durch die Kombination der Verfahren des superplastischen Formens und der Diffusionsverbindung geschieht. Die Erfindung,bezweckt ferner die superplastische Verformung eines Metallrohlings und die gleichzeitige Diffusionsverbindung des Metallrohlings mit mindestens einem weiteren Metallstück. Die Erfindung bezweckt die Herstellung komplizierter, verschiedene Stärken aufweisender Elemente oder Gebilde. Ferner hat sich die Erfindung zum Ziel gesetzt, Werkstücke in der gleichen Vorrichtung zu erhitzen, superplastisch zu verformen und durch Diffusion zu verbinden, auf welche Weise die Herstellungszeit und

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die Ausrüstungskosten eingespart werden.

Die Erfindung sieht dabei" ein Verfahren zur Herstellung eines Metallgebildes aus einer Vielzahl von Werkstücken vor, wobei eine Metallblechmembran um ein Formglied und mindestens ein Metallwerkstück herum geformt wird. Die Membran oder der Metallrohling, das Formglied und mindestens ein Metallwerkstück sind in einer Umschließung angeordnet. Der Metallrohling wird unter Dehnungsbelastung durch eine Strömungsmitteldruckbelastung geformt. Dabei sind Heizmittel vorgesehen, um den Metallrohling und mindestens ein Metallwerkstück auf eine geeignete Formungs- und Verbindungstemperatur zu erhitzen. Die Strömungsmitteldruckbelastung und die Temperatur werden für eine Zeitdauer aufrechterhalten, die genügt, um die Verbindung zwischen dem Metallrohling-Werkstück und mindestens einem Metallwerkstück zu erzeugen.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Aus- - führungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verformungsund Verbindungs-Vorrichtung, die das superplastische Verformen und die Diffusionsverbindung kombiniert, wobei in dieser Figur Teile weggebrochen sind, um innen liegende Einzelheiten darzustellen;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1, '- und zwar angeordnet zwischen den Heizplatten einer Presse;

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Fig. 3 einen Querschnitt eines Teils der Formungsvorrichtung unterhalb einer Metallmembran, wobei die ursprüngliche Lage des zu verformenden Metalls, eine Zwischenlage und die Endlage des geformten Metalls dargestellt sind;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, teilweise geschnitten, des Gebildes oder Elements gemäß Fig. 3, welches durch die Kombination aus superplastischer Verformung und Diffusionsverbindung hergestellt ist;

Fig.5, 6, 7, 8 und 9 Querschnitte von bevorzugten Verformungsvorrichtungen, die zur Formung unterschiedlich geformter Endgebilde abgewandelt sind, wobei die ursprüngliche Lage der zu verformenden Metallmembran in gestrichelten Linien angedeutet ist, während die Endlage der Membran nach Formung und Verbindung mit mindestens einem weiteren Werkstück in ausgezogenen Linien gezeigt ist;

Fig. 10 einen Querschnitt einer abgewandelten Formvorrichtung, die zwei Metallmembranen verwendet, wobei deren ursprüngliche Stellungen in gestrichelten Linien und deren Endstellung, nach Formung und .Verbindung, in ausgezogenen Linien dargestellt sind;

Fig. 11 eine weitere abgewandelte Formungsvorrichtung im Schnitt, wobei diese Vorrichtung zwei Metallmembranen verwendet, die in ihren ursprünglichen Stellungen gestrichelt und in ihren Endstellungen, nach Verformung und Verbindung, in ausgezogenen Linien dargestellt sind.

Obwohl die Erfindung im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wird, so soll dies doch nicht einschränkend verstanden werden.

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• Zur erfolgreichen Durchführung einer superplastischen Verformung ist es erforderlich, daß ein geeignetes Material verwendet wird. Das Ausmaß, mit dem ein ausgewähltes Material superplastische Eigenschaften zeigen wird, ist allgemein aus einer Bestimmung der Umformgeschwindigkeits-Empfindlichkeit (strain rate sensitivity) und einer Konstruktionsbestimmung der zulässigen Änderung der Wandstärke bestimmbar. Die Umformgeschwindigkeits-Empfindlichkeit kann als m definiert werden, wobei m gleich -r—-—r ; ^ ist dabei die Beanspruchung

α ±η {_-

in englischen Pfund pro Quadratzoll und & ist die Umformgeschwindigkeit in reciproken Minuten. Die Umformgeschwindigkeits-Empfindlichkeit kann durch einen einfachen anerkannten Torsionstest bestimmt werden, wie er in dem Artikel "Determination of Strain-Hardening Characteristics by Torsion Testing" (von D.S. Fields, Jr. und W.A. Backofen in ASTM, 1957, Band 57, Seiten 1259-1272) beschrieben ist. Bei einer Umformgeschwindigkeits-Empfindlichkeit von ungefähr 0,5 oder größer kann erwartet werden, daß zufriedenstellende Resultate erzeugt werden, wobei gilt, daß je größer dieser Wert (bis zu einem Maximum von 1) ist, um so größer die superplastischen Eigenschaften sind. Die maximale Umformgeschwindigkeits-Empfindlichkeit bei Metallen tritt, wenn überhaupt, dann auf, wenn die Metalle nahe ihrer Phasentransformations-Temperatur verformt werden. Demgemäß kann erwartet werden, daß die Temperatur unmittelbar unterhalb der Phasentransformations-Temperatur die größte Umformgeschwindigkeits-Empf indlichkeit erzeugt. Für Titanlegierungen ■ist der Temperaturbereich, in dem die Superplastizität beobachtet werden kann, ungefähr 145O°F bis ungefähr 1850 F, und zwar abhängig von der speziellen verwendeten Legierung.

Es wurde festgestellt, daß andere Variable die Umformgeschwindigkeits-Empfindlichkeit beeinflussen und sie sollten daher bei der Auswahl eines geeigneten Metallmaterials berücksichtigt werden. Eine abnehmende Korn-

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größe hat entsprechend höhere Werte für die Umformgeschwindigkeits-Empfindlichkeit zur Folge. Zudem beeinflussen die Umform-geschwindigkeit und das Materialgefüge (Materialstruktur) die Umformgeschwindigkeits-Empfindlichkeit. Es wurde festgestellt, daß für Titan der m-Wert eine Spitze bei einem Zwischenwert

-4 der Umformgeschwindigkeit (annähernd 10 inch/inch/sec.) , erreicht. Für maximale stabile Deformation sollte die superplastische Verformung bei oder nahe dieser Umformgeschwindigkeit erfolgen. Eine zu große Abweichung gegenüber der optimalen ümformgeschwindigkeit kann einen Verlust der superplatischen Eigenschaften zur Folge haben.

Die Diffusionsverbindung, wo gesonderte Elemente eine einzige einheitliche Masse daraus bilden, kann mit einer großen Vielzahl von Metallen und Legierungen durchgeführt werden. Die Qualität der Verbindung und die verwendeten Parameter ändern sich jedoch notwendigerweise für jede spezielle Auswahl eines Werkstückmaterials. Zu den Metallen oder Legierungen, die durch eine Festkörperdiffusionsverbindung verbunden werden können, gehören Aluminium, rostfreier Stahl, Titan, Nickel, Tantal, Molybdän, Zirkonium, Colurnbium und Beryllium.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf reaktionsfähige Metalle, deren Oberflächen bei den erhöhten Temperaturen verunreinigt sein würden, wie sie für die superplastische Verformung und Diffusionsbindung erforderlich sind. Titan und seine Legierungen sind Beispiele für solche Metalle.

Es wurde festgestellt, daß Titan und seine Legierungen besonders für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind, daß diese Legierungen sehr hohe superplastische Eigenschaften in einem Temperaturbereich zeigen, der für die Diffusionsverbindung geeignet ist, d.h. in einem Bereich von 145O°F bis ungefähr 1850 F abhängig von der speziellen verwendeten Legierung.

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Der verwendete superplastische Formgasdruck ist typischerv/eise 150 psi (englische Pfund pro Quadratzoll) , d.h. ein Druck, der beträchtlich kleiner ist als die 2000 psi, die normalerweise bei der Diffusionsverbindung verwendet werden. Es ist somit wahrscheinlich, daß die durch die Diffusionsverbindung während des superplastischen Formverfahrens erzeugten Verbindungen nicht die volle Festigkeit des Stamm-Metalls besitzen, sondern eher analog zu einer Hartlot-Verbindung hoher Qualität sind, eine solche Lötverbindung bietet aber selbst mit Festigkeitswerten, die geringer sind als die Werte des Stamm-Metalls, nichtsdestoweniger beträchtliche Möglichkeiten für viele Anwendungsfälle, inbesondere dort, wo örtliche Dickenerhöhungen, wie beispielsweise Verstärkungen, erforderlich sind,, und wo die Primarbeanspruchungen parallel zur Verbindung verlaufen. Zudem kann der Teil einem nach der Verbindung vorgesehenen Anlaßzyklus ausgesetzt werden, um Mikroporen zu eliminieren und die Verbindungsfestigkeit zu maximieren. In jedem Fall kann jedoch die volle Stamm-Metallfestigkeit dadurch erreicht werden, daß man den Formgasdruck auf ein Niveau (wie 2000 psi) erhöht, so daß eine vollständige Diffusionsverbindung auftritt. Diese Drücke können bei oder nahe der Vollendung des Formungszyklus aufgebracht werden, ohne die superplastische Verformung zu stören.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Beispiel der Verformungsund Verbindungs-Vorrichtung 10 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Ein unterer Werkzeugrahmen 12 hat Seitenwände 14 in der Form eines eine beliebige Form aufweisenden Rings sowie eine vorzugsweise einstückige Basisplatte 15. Die Innenoberfläche des unteren Werkzeugs 12 definiert eine Innenkammer 18 und eine Aufnahmeformoberfläche oder ein Formglied. In der Kammer kann ein oder mehrere Stempelglieder 22 vorgesehen sein, um

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die Gestalt des zu formenden Teils zu verändern.

Ein Metallrohling 24 ist vorzugsweise in der Form eines "Blechs mit oberen und unteren entgegengesetzt liegenden Hauptoberflächen 26 bzw. 28 ausgebildet und wird auf dem Werkzeugrahmen 12 getragen und deckt die Kammer 18 ab. Es kann irgendein Metallrohling verwendet werden, _tder superplastische Eigenschaft innerhalb des für.die Diffusionsverbindung erforderlichen Temperaturbereichs zeigt, die Erfindung bezieht sich aber insbesondere auf solche Metalle, die bei der Verformungstemperatur Verunreinigungen ausgesetzt sind, wie beispielsweise Titan oder eine Legierung aus Titan, wie beispielsweise Ti-6A1-4V. Die Anfangsstärke oder Dicke der Membran 24 wird durch die Abmessungen des zu formenden Teils bestimmt.

Innerhalb der Kammer 18 ist ein oder mehrere Metallwerkstücke 29 angeordnet, die die Einzelteile bilden, mit denen sich der ausgeformte Metallrohling 24 verbinden muß. Die Einzelteile 29 haben eine solche Form und sind derart angeordnet, daß das gewünschte Endgebilde sich dann ergibt, wenn die verformte Membran 24 vollständig mit den Einzelteilen 29 verbunden ist. Die Einzelteile 29 können irgendeine gewünschte Form haben oder aus irgendeinem gewünschten Material bestehen, unter der Voraussetzung, daß eine Diffusionsverbindung mit dem Metallrohling 24 innerhalb des gewünschten Temperaturbereichs möglich ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur ein Einzelteil 29 in der Form eines rechteckigen Rings vorgesehen, der die Form oder den Stempel 22 umgibt. Das Material für die Einzelteile 29 muß nicht superplastisch sein, da es mit dem Metallrohling 24 nur verbunden, aber nicht verformt wird. Es sei bemerkt, daß unterschiedliche Materialien für die Einzelteile 29 und den Metallrohling 24 verwendet werden können, obwohl zu erwarten wäre, daß sie die Verbindungsfestigkeit abhängig von der verwendeten Materialkombination ändert.

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Eine Hauptbetrachtung bei der Auswahl einer geeigneten Formgliedlegierung ist die Reaktivität (Reaktionsfähigkeit) mit dem zu formenden Metallrohling 24 und die Einzelteile 29 bei der Formungs- und Verbindungs-Temperatur. Wenn der Metallrohling 24 und die Einzelteile 29 aus Titan oder einer Titanlegierung bestehen, so waren auf Eisen basierende Legierungen mit geringem Nickelgehalt und bescheidenem Kohlenstoffgehalt (wie 0,2 bis 0,5% Kohlenstoff) erfolgreich. Da die Formungsbelastungen oder Formlasten sehr klein sind, können Materialien mit geringer Kriechfestigkeit und mechanischen Eigenschaften oftmals verwendet werden. Als eine zusätzliche oder alternative Vorsorge zur Verhinderung der Verbindung der Werkstücke mit den Formgliedern kann eine geeignete Stoppsperre, wie beispielsweise Graphit oder Bornitrid an den Formgliedoberflächen verwendet werden.

Der obere Werkzeugrahmen 30 hat vorzugsweise die gleiche Draufsichtsflächengestalt wie der untere Werkzeugrahmen 12, so da/3 die Seitenwände 31, die vorzugsweise einstückig mit der oberen Platte 32 ausgebildet sind, sich in Aus- richtung mit den Seitenwänden 14 des unteren Werkzeugs befinden. Der obere Werkzeugrahmen 30 definiert eine durch Membran 24 abgeschlossene Kammer 33.

Das Gewicht des oberen Werkzeugrahmens 30 wirkt als eine Einspannvorrichtung für die Metallmembran 24. Eine einzige kontinuierliche Kante der Membran 24 ist in wirkungsvoller Weise zwischen dem oberen Tragwerkzeugrahmen 30 und dem unteren Tragwerkzeugrahmen 12 eingespannt. Dies stellt sicher, daß die Membran 24 gestreckt und nicht gezogen wird. Wenn es erforderlich ist, können zusätzliche Befestigungsmittel, wie beispielsweise (nicht gezeigte) Bolzen, verwendet werden, um die Membran 24 wirkungsvoller festzulegen. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist ein zusätzlich

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verwendetes Befestigungsmittel eine hydraulische Presse mit Platten 40. Die Form- und Verbindungs-Vorrichtung 10 ist zv/ischen den Platten 40 angeordnet und wird durch diese zusammengedrückt, was sicherstellt, daß die Membran 24 in wirkungsvoller Weise zwangsgehaltert ist, und daß die Kammern gegenüber Luft abgedichtet sind. Diese Anordnung ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil die Platten aus einem keramischen Material bestehen können, wobei Widerstandsheizdrähte 42 in den Platten 40 vorgesehen sind, um die Kammern 18 und33 auf die Formungs- und Verbindungs-Temperatur zu erhitzen. Die Wärme von den Widerstandsdrähten 42 wird über Werkzeugrahmen 12 und 30 auf die umschlossenen Kammern 18 und 33 und infolgedessen auf den Metallrohling 24 und die Einzelteile 29 übertragen. Es können auch andere Heizverfahren zusammen mit der Formungs- und Verbindungs-Vorrichtung 10 verwendet werden, welchletztere üblicherweise von einem Heizmittel umgeben ist, wenn die Heizplatten nicht verwendet werden. Zur Verhinderung der Verunreinigung der Metallmembran 24 und der Einzelteile 29 beim Erhitzen, Formen und Verbinden ist ein Umgebungssteuersystem vorgesehen. Der Zweck dieses Systems besteht darin, die Metallmembran 24 und die Einzelteile 29 nur gegenüber einem inerten Gas oder einem Vakuum während des Erhitzens, Formens und Verbindens freizulegen. Die Metallmembran 24 und die Einzelteile 29 reagieren nicht mit dem inerten Gas infolge der Natur des inerten Gases, und zwar selbst bei den erhöhten Formungs- und Verbindungs-Temperaturen. In einem hohen Vakuum sind im wesentlichen keine Elemente für eine Reaktion mit der Membran 24 vorhanden. Auf diese Weise wird in dieser Umgebung die Verunreinigung der Metallmembran 24 verhindert. Eine Leitung 50 ist mit einer unter Druck, stehenden inerten Gasquelle an einem (nicht gezeigten) Ende verbunden und steht mit ihrem anderen Ende mit einem T-Verbindungsglied 51 in Verbindung. Das verwendete inerte Gas ist vorzugsweise Argon in flüssiger Form. Das Glied 51

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steht über Winkelverbindungen 53 und 55 mit zwei parallelen Leitungen 52 und 54 in Verbindung. Die Leitung 52 ist über eine öffnung 60 im oberen Werkzeugrahmen 30 mit der Kammer verbunden. Zur Regelung der Strömung des inerten Gases durch Leitung 52 in Kammer 33 ist ein Ventil 56 in der Leitung angeordnet. Ein Druckmesser 62 ist ebenfalls in der Leitung 52 vorgesehen, um den Druck "strömungsaufwärts" zu messen. Die Leitung 54 steht mit Kammer 18 über einen Kanal 64 im unteren Werkzeugrahmen 12 sowie einer damit ausgerichteten Öffnung 65 im Stempelformglied 22 in-Verbindung. Ein Ventil 58 ist in die Leitung 54 eingeschaltet, um die Strömungen des inerten Gases in die Kammer 18 zu regeln. Eine mit der entgegengesetzte Seite des oberen Werkzeugrahmens 30 verbundene Leitung 70 arbeitet über Öffnung 72 als ein Auslaß für das inerte Gas von Kammer 33. Ein Ventil 74 ist in der Leitung 70 vorgesehen, um die Strömung des inerten Gases durch den Auslaß zu regeln. Ein Druckmesser 76 steht ebenfalls mit Leitung 70 in Verbindung, um den Druck "strömungsabwärts" anzuzeigen. Eine Leitung 80 arbeitet entweder als ein Ablaß für inertes Gas oder als ein Einlaß für ein Vakuum. Die Leitung 80 steht mit Kammer 18 über Kanal 82 sowie Queröffnungen 90 in Rahmen 12 und Öffnungen 83 in Stempelformglied 22 in Verbindung, welchletztere mit den Öffnungen 90 ausgerichtet sind. Wenn die Leitung 80 als ein Vakuumeinlaß arbeitet, so würde eine (nicht gezeigte) Saugpumpe an Leitung 80 verwendet werden, um in Kammer 18 das Vakuum zu erzeugen.

Die Verformung der Membran 24 wird durch das Druckdifferential zwischen den Kammern 18 und 33 erzeugt. Die Druckbelastung kann auf verschiedenen Wegen"erreicht werden. Beispielsweise kann ein konstanter positiver Druck in Kammer 33 aufrechterhalten werden, während ein Vakuum an Kammer 18 angelegt wird oder aber der positive Druck in Kammer 32 kann auf einen Wert erhöht werden, der größer ist als der positive Druck in der Kammer 18; schließlich könnte der positive Druck in

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Kammer 33 erhöht werden, wobei gleichzeitig ein Vakuum an Kammer 18 angelegt wird. Durch Verwendung des Metallrohlings 24 als eine Membran, die die beiden Druckkammern unterteilt, kann die Formungszeit vermindert werden, weil das Vakuum an die eine Kammer und der positive Druck an die andere Kammer angelegt werden kann. Dies gestattet die Erhöhung des Druckdifferentials, was die ümformgeschwindigkeit erhöht. Dies ist von großer Bedeutung bei einer dicken Membran. Die brauchbare Verformgeschwxndigkeit sollte jedoch nicht überschritten werden.

Fig. 3 veranschaulicht die Verformung der Metallmembran 24 und ihre Verbindung mit dem Einzelteil 29. Die ursprüngliche Lage der Membran ist bei a dargestellt, eine Zwischenlage ist bei b'gezeigt und die Endlage der Membran nach Verformung ist bei c dargestellt. Während des Formvorgangs ist der Druck oberhalb der Membran 24 in Kammer 33 größer als der Druck unterhalb der Membran 24 in der Kammer 18. Wenn sich die Metallmembran 24 infolge des Druckdifferentials deformiert oder verformt, so kommt sie mit dem Einzelteil 29 in Berührung und drückt inertes Gas in Kammer 18 durch Ablaßleitung 80. Der die superplastische Verformung hervorrufende Druck entspricht auch der Diffusionsverbindungs-Anforderung, daß nämlich die zu verbindenden Metalle unter Druck gehalten werden müssen. Der Druck und Verformungstemperatur würden dabei für eine Zeitdauer aufrechterhalten werden, die für die Durchführung der Diffusionsverbindung geeignet ist, was eine Zeitperiqde umfassen kann, nachdem die superplastische Verformung bereits vollständig ist. Der verwendete Differentialdruck kann zwischen 15 psi bis zu mehr als 2000 psi reichen, wobei jedoch hinsichtlich der Druckrate Sorge getragen werden muß, um sicherzustellen, daß die Membran 24 ihre Superplastizität beibehält, um so Querschnittsverminderungen oder Bruch zu verhindern. Aus diesem Grunde und zur Sicherstellung eines ausreichenden Drucks für die Diffusionsverbindung werden die verwendeten Differential-

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drücke normalerweise graduell erhöht. Abhängig von der Membrandicke und dem Differentialdruck können die Formungszeiten von 30 Minuten bis zu 12 Stunden dauern.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abdichtverfahrens für die Abdichtung der Kammern 1,8 und 33 dargestellt. Dieses Abdichtverfahren kann wahlweise insoferne vorgesehen sein als die Formvorrichtung 10 durch den Druck des Gewichts des oberen Werkzeugrahmens 30 und/oder den Druck einer Presse und/oder eine Einspannvorrichtung abgedichtet ist. Jedoch insbesondere dann, wenn ein Vakuum verwendet wird, ist es zweckmäßig, eine außerordentlich wirkungsvolle Abdichtung vorzusehen, um den Eintritt jeglicher verunreinigender Luft in die Kammern und 33 zu verhindern. Eine derartige Verunreinigung hat dann, wenn sie minimal ist, zusätzliche Arbeit bei der Reinigung der Oberfläche des geformten Teils zur Folge, während dann, wenn die Verunreinigung"mehr als minimal ist, der ausgeformte Teil für seinen Verwendungszweck ungeeignet sein kann. Das in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Verfahren verwendet einen aus reinem Titan bestehenden O-Ring 120, der mit einem auf Glas basierenden Hochtemperatur-Dichtmittel 122, wie beispielsweise einem glasüberzogenen Markel-CRT-22-Dichtmittel, kombiniert sein kann, wobei diese beiden Dichtungen umfangsmäßig auf der Oberseite der Seitenwand 14 des Rahmens 12 angeordnet sind. Das Hochtemperatur-Dichtmittel kann ebenfalls am Boden des oberen Werkzeugrahmens 30 um den Umfang herum angeordnet sein, wie dies bei 124 gezeigt ist, und zwar in Kontakt mit der Membran 24. Der Titan-O-Ring ist außerordentlich weich bei Verformungstemperaturen und bewirkt daher eine sehr' gute Abdichtung.

In Fig. 4 ist das fertig ausgeformte und verbundene Gebilde der Fig. 3 dargestellt. Eine derartige Struktur bzw. ein derartiges Gebilde wurde durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt, und zwar unter Verwendung von 1700°F

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und einem Druckdifferential von 60 psi für eine Gesamtzeitdauer von annähernd 3 Stunden. Wie man erkennt, ist das Gebilde einheitlich und es besteht nicht aus einer Vielzahl von mechanisch befestigten Teilen. Das Gebilde hat eine komplizierte Gestalt und eine veränderbare Stärke. Das Gebilde 140 hat seine größte Dicke an den Seiten 142, wo die Verbindung erfolgte, eine mittlere Dicke an den nicht verbundenen Teilen der Seiten 142 und das Gebilde 140 hat schließlich die dünnsten Teile an seiner Behälterbasis 144. Wegen der veränderbaren Dicke könnte ein derartiges Gebilde 140 nicht allein durch superplastisches Verformen hergestellt werden. Darüber hinaus wird viel Zeit sowie auch Kosten dadurch gespart, daß man durch Verwendung nur einer Vorrichtung und eines Verfahrens sowohl eine superplastische Verformung und eine Diffungsverbindung durchführt.

In den Fig. 5, 6, 7, 8 und 9 sind fünf verschiedene Anordnungen von Einzelteilen und Formgliedern dargestellt, um unterschiedliche Endgebilde zu erzeugen. Die Leitungen 95 und 96 entlüften über Kanäle 97 und 98 die Kammern 18 dann, wenn die Membran verformt wird. Die ursprüngliche Lage der zu verformenden Metallmembran ist in gestrichelten Linien bei a dargestellt, während die Endlage der Membran 24 nach der Verformung und der Verbindung mit den Einzelteilen 150, 152, 154, 156 und 158 jeweils bei b dargestellt ist.

'Die in den Fig. 5, 6 und 7 gezeigten Gebilde werden in einer Aufnahmewerkzeuganordnung hergestellt. In jedem Fall ist der Einzelteil 150, 152, 154 ein massiver rechteckiger Block. In den Fig. 5 und 6 wirken die Einzelteile 150· und 152 als eine Stempelform zur Formung der Membran 24 in eine Hutform, wobei der Einsatz damit .wie gezeigt verbunden ist. Wie in Fig. 6 gezeigt, kann der Bodenrahmen mit einer internen Mittelnut 160 ausgestattet sein, so daß

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der Einsatz 152 aus dem Boden des Hutabschnitts herausragen wird, wenn das Gebilde ausgeformt ist. In Fig. 7 ragt der Einsatz 154 nicht über die Oberseite der Nut 160 hinaus und· daher wird die Membran 24 nur an eine Aufnahmeformoberfläche angeformt, von der die Oberseite des Einsatzes 154 einen Teil bildet.

Die Gebilde gemäß Fig. 8 und 9 werden durch Verwendung von Stempelformen 170 bzw. 172 erhalten, und zwar zusammen mit der Innenoberfläche der Aufnahmeform des unteren Werkzeugrahmens 12. In Fig. 8 sind die beiden Einsätze. 156 vor dem Formen auf einer jeden der Längsseiten der Stempelform 170 angeordnet. Der sich ergebende ausgeformte Hutabschnitt hat dann einen hohlen Innenraum entsprechend der Stempelform 170 sowie Längsseiten, die dicker sind als die Oberseite des Hutgebildes. In Fig. 9 sind die beiden Einsätze 158 parallel und in Berührung mit der Membran 24 während der Halterung an Stempelform 172 angeordnet. Wenn sich die Membran 24 infolge des Differentialdrucks verformt, werden auch die Einzelteile 158 gegen die Stempelform 172 verformt, wobei gleichzeitig die Einzelteile 158 mit der Membran 24 verbunden werden. Für diesen Arbeitsvorgang sollte das Material für die Einzelteile 158 ebenfalls superplastisch bei- der für dieses Verfahren verwendeten Temperatur sein. Durch die auf diese Weise erfolgende Ausformung sind die ■ oberen Ecken des Hutabschnitts zusätzlich zu den Längsseiten dicker und daher verstärkt.

In den Fig. 10 und 11 sind Abwandlungen der grundsätzlichen Formungsvorrichtung zur Ausformung von zwei Membranen dargestellt. In Fig. 10 ist der Metallrohling 200 über Tragwerkzeugrahmen 201 angeordnet und deckt Kammer 210 ab. Ein weiterer Metallrohling 202, vorzugsweise mit der gleichen Grundfläche wie Membran 200, ist über und in Ausrichtung mit der Membran 200 angeordnet und deckt Kammer 208 ab,

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die durch die Innenoberfläche des oberen Werkzeugrahmens 203 definiert ist. Zwischen den beiden Metallrohlingen sind Ausdehnungsrohre 204 und 206 angeordnet. Um das Zusammendrücken der Rohre 204 und 206 durch die Werkzeugrahmen zu verhindern, können die Rohling 200 und 202 mit ausgerichteten Nuten 207 versehen sein, in denen die Rohre 204 und 206 angeordnet wären. Eine unter Druck stehende inerte Gasströmung fließt durch die. Leitungen 204 und 206, wobei optimalerweise ein Vakuum an die Kammern 208 und angelegt ist₇ um das Gebilde auszuformen. Rohling 200 verformt sich in Kammer 210 und verbindet sich gleichzeitig mit Einzelteil 214, während sich der Rohling 202 in der Kammer 208 verformt und sich gleichzeitig mit dem-Einzelteil 212 verbindet. Die Kanten der Rohlinge 200 und 202 sind durch die oberen und unteren Werkzeuge eingezwängt oder festgehalten und sie werden während dieses Vorgangs ebenfalls diffusionsverbunden, und zwar infolge der Temperatur des Verfahrens und des Abdichtdrucks (das Gewicht des oberen Werkzeugs 203 und der wahlweise Druck durch eine Presse und/oder eine Einspannvorrichtung). Es ergibt sich ein hohles Endgebilde.

Fig. 11 veranschaulicht eine Verformungsvorrichtung zur Formung von zwei individuellen Endgebilden gleichzeitig. Ein Metallrohling 220 deckt eine durch ein oberes Werkzeug 224 definierte Kammer 222 ab, wohingegen ein Metallrohling 226 eine Kammer 228 des unteren Werkzeugs 230 abdeckt. Ein Werkzeugzwischenring 231, vorzugsweise mit. der gleichen Grundflächenform wie die oberen und unteren Werkzeuge, ordnet die Membranen 220 und 226 mit Abstand an, wobei diese Membranen Kammer 232 definieren. Aufblasleitungen 234 und 236 gestatten die" Strömung von inertem Gas. in Kammer 232, was den Rohling 220 in Kammer 222 und den Rohling 226 in Kammer 228 drückt. Ein Vakuum könnte auch an die Kammern 222 und 228 angelegt werden, um das Druckdifferential zu erhöhen.

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Es sei im folgenden die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Gemäß Fig. 1 und 2 wird der untere Werkzeugrahmen 12 mit den zugehörigen Leitungen 54 und 80 zusammengebaut. Abdichtmittel, wie beispielsweise eine Abdichtung 122 und ein O-Ring 120, werden - wenn gewünscht - auf den unteren Rahmen 12 aufgebracht. Formglied 22 wird innerhalb des Rahmens 12 angeordnet. Einzelteil 29 wird in Kammer 18 das Stempelformglied 22 umgebend angeordnet. Ein geeigneter Metallrohling 24 wird über dem Rahmen 12 die Kammer 18 umschliessend angeordnet. Wahlweise kann ein Abdichtmittel am Boden des oberen Rahmens 30 angeordnet werden. Der mit Gasleitungen 70 und 52 verbundene obere Rahmen 30 wird über dem die Kammer 33 abschliessenden Metallrohling 24 angeordnet. Die gesamte Formvorrichtung 10 wird innerhalb einer Presse mit geheizten oberen und unteren Keramikplatten 40 angeordnet. Durch die Presse wird Druck für eine wirkungsvolle Abdichtung an die Formvorrichtung 10 angelegt. Den oberen und unteren Kammern 33 bzw. 18 wird inertes Gas zugeführt, · um den Metallrohling 221 und den Einzelteil 29 gegenüber Verunreinigung während des Erhitzens, Formens und Verbindens zu schützen. Die Temperatur innerhalb der Kammern 33 und 18 wird durch" die Heizvorrichtung 42 in den Platten 40 auf eine geeignete Form- und Verbinde-Temperatur erhöht. Das Druckdifferential an den Hauptoberflächen des Metallrohlings 24 veranlaßt den Metallrohling, sich gegen das Formglied 22 und Einzelteil 29 zu verformen. Das Druckdifferential kann durch ein Vakuum in der unteren,Kammer 18, erhöhten Gasdruck in der oberen Kammer 33 oder beides erzeugt werden. Die Temperatur- und Druck-Bedingungen werden solange aufrechterhalten, bis der Rohling 24 verformt und mit dem Einzelteil 29 verbunden ist. Die Temperatur in den Heizplatten 40 wird vermindert und.das geformte und verbundene Gebilde wird abgekühlt, und zwar mit der, zwar verminderten, inerten Gasatmosphäre (oder dem Vakuum). Die Presse wird hochgefahren und die Form- und Verbindungsvorrichtung 10 wird zerlegt, worauf das Gebilde entnommen und auf seine Größe gebracht wird.

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Claims

Patentansprüche

1. j/Verfahren zur Herstellung eines Metallgebildes aus einer Vielzahl von Werkstücken, gekennzeichnet durch:

Vorsehen eines ersten Formgliedes (z.B. 22); Vorsehen eines Metallrohling-Werkstücks (Z.B. 24) mit einer effektiven ümformungsgeschwindigkeitsempfindlichkeit und 2 entgegengesetzt liegenden Hauptoberflächen; Vorsehen von mindestens einem mit dem Metallrohling zu verbindenden Metallwerkstück (z.B. 29);

umschließen einer Zone um den Metallrohling, das mindestens eine Formglied und das mindestens eine Metallwerkstück, herum; Erhitzen des Metallrohlings und des mindestens einen Metallwerkstücks auf eine Temperatur innerhalb eines Temperaturbereichs, der geeignet ist, um den Metallrohling zu verformen, und der ausreicht, um eine Verbindung des Metallrohlings mit dem erwähnten, mindestens einen Metallwerkstück zu erzeugen, und zwar unter koordinierten Temperatur- Druck- Zeitdauer-Bedingungen ;

Aufbringen einer Dehnbeanspruchung am Metallrohling durch Anlegen einer Druckbelastung an den Hauptoberflächen des Rohlings, um zu bewirken, daß sich der Rohling gegen und in engem Kontakt mit dem mindestens einen Formglied und dem mindestens einen Metallwerkstück verformt;

und Aufrechterhaltung der Druckbelastung und der Temperatur innerhalb des Temperaturbereichs für eine Zeitdauer, die ausreicht, um eine Verbindung zwischen dem Metallrohling-Werkstück und dem mindestens einen Metallwerkstück zu erzeugen.

2.) Verfahren zur Herstellung eines Metallgebildes in einer gesteuerten Umgebung aus einer Vielzahl von Werkstücken, gekennzeichnet durch:

Vorsehen von mindestens einem Formglied; Vorsehen von einem Metallrohling-Werkstück mit einer wirksamen ümformgeschwindigkeitsempfindlichkeit und zwei entgegengesetzt

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liegenden Hauptoberflächen;

Vorsehen von mindestens einem Metallwerkstück, welches mit dem Metallrohlingdiffusionsverbunden werden soll; Umschließen der Zone, um den Metallrohling, das mindestens .eine Formglied und das mindestens eine Metallwerkstück herum; Vorsehen einer inerten Gasumgebung in der umschlossenen Zone; Erhitzen des Metallrohlings und des mindestens einen Werkstücks auf eine Temperatur in einem Temperaturbereich, der für die superplastische Verformung des Metallrohlings geeignet ist und ausreicht, um eine Diffusionsverbindung des Metallrohlings mit dem mindestens einen Metallwerkstück unter koordinierten Temperatur-Druck-Zeitdauer-Bedingungen zu bewirken. Einführung einer Dehnungsbelastung in den Metallrohling durch Anlegen einer Strömungsmitteldruckbelastung an den Hauptoberflächen des Rohlings, wodurch der Metallrohling veranlaßt wird, sich gegen und in engem Kontakt mit dem mindestens einen Formglied und dem mindestens einen Metallwerkstück zu verformen, und wobei die Strömungsmitteldruckbelastung und die Temperatur ' innerhalb des Temperaturbereichs für eine Zeitdauer' aufrecht erhalten bleibt, was ausreicht, um eine Diffusionsverbindung zwischen dem Metallrohling-Werkstück und dem mindestens einen Metallwerkstück zu erzeugen.

3.) Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß man den Metallrohling bezüglich des Verformungsgiiedes derart anordnet, daß man den Metallrohling mit seinen entgegengesetzt liegenden Hauptoberflächen in einer Arbeitsprojektion bezüglich des mindestens einen Formgliedes vorsieht.

4.) Verfahren nach. Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmitteldruckbelastung über die Hauptoberflächen hinweg für eine wesentliche Zeitperiode hinweg anlegt, die mit der eingeführten Dehnungsbeanspruchung umgekehrt in Beziehung steht, und wobei der Metallrohling über seine ursprüngliche

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Oberflächenzone hinweg in beträchtlichem Maße hinaus gestreckt wird.

5.) Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die umschlossene Zone in erste und zweite Kammern (z.B. 18,33) durch den Metallrohling unterteilt ist und daß das mindestens eine Formglied und das mindestens eine Metallwerkstück in der ersten Kammer angeordnet sind.

6.) Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmitteldruckbelastung einen größeren Druck an inr ertem Gas in der zweiten Kammer bezüglich der ersten Kammer umfaßt, und daß die erste Kammer belüftet ist, um das Ausströmen des inerten Gases zu gestatten, wenn sich der Metallrohling deformiert, auf welche Weise die Größe der ersten Kammer reduziert wird.

7.) Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmitteldruckbelastung das Anlegen eines Vakuums an die erste Kammer umfaßt, während ein konstanter Druck von intertem Gas in der zweiten Kammer aufrechterhalten wird.

8.) Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmitteldruckbelastung das Anlegen eines Vakuums an die erste Kammer und das Anlegen eines erhöhten Drucks von intertem Gas in der zweiten Kammer umfaßt.

9.) Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Gas Argon ist, daß der Metallrohling ein Titanlegierungsblech ist, und daß das mindestens eine Metallwerkstück eine Titanlegierung ist.

10.) Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die umschlossene Zone abgedichtet ist, um das Einströmen von Luft

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in die umschlossene Zone zu verhindern.

11.) Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Formglied eine Aufnahmeform ist.

12.) Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens 1 Formglied eine Aufnahmeform und mindestens eine Stempelform umfaßt.

13.) Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Formglied mindestens eine Stempelform ist. ·

14.) Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Metallwerkstück parallel zu und in Berührung mit dem Metallrohling vor dem Formen angeordnet ist.

15.) Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Metallwerkstück senkrecht zu und mit Abstand gegenüber dem Metallrohling vor dem Formen angeordnet ist.

16.) Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Metallwerkstück senkrecht zu und in Berührung mit dem Metallrohling vor dem Formen angeordnet ist.

17.) Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer eine Wand besitzt, die mindestens eine Nut aufweist, und daß mindestens ein Metallwerkstück in der erwähnten nindestens einen Nut angeordnet ist.

18.) Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Schritt des Aufrechterhaltens der Strömungsmitteldruckbelastung der zusätzliche Schritt des. Erhöhens der

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Strömungsmitteldruckbelastung vorgesehen ist, um eine vollständige Diffusionsverbindung sicherzustellen.

19.) Verfahren zur Herstellung eines Metallgebildes aus einer Vielzahl von Werkstücken, gekennzeichnet durch folgende Schritte:" vorsehen von mindestens zwei Formgliedern; Vorsehen von zwei Metallrohling-Werkstücken mit einer effektiven Umformgeschwindigkeitsempfindlichkeit und mit jeweils zwei entgegengesetzt liegenden Hauptoberflächen, wobei die Metallrohlinge parallel zu und in Berührung miteinander angeordnet sind, wobei eine Hauptoberfläche eines Metallrohlings über einer Hauptoberfläche des anderen Metallrohlings liegt; Vorsehen von mindestens einem mit mindestens einem der Metallrohlinge zu verbindenden Metallwerkstück; Einschießen der Zone um die Metallrohlinge, die erwähnten mindestens zwei Formglieder und das mindestens eine Metallwerkstück herum;

effektive Einschränkung oder Halterung eines Umfangs eines jeden der Metallrohlinge durch Anlegen von Druck; umschreiben eines Oberflächenteils eines jeden der Metallrohlinge;

Erhitzen der Metallrohlinge und des mindestens einen Metallwerkstücks auf eine Temperatur innerhalb eines Temperaturbereichs, der zur Verformung der Metallrohlinge geeignet ist und ausreicht, um eine Verbindung der erwähnten eingezwängten oder eingespannten oder gehalterten Umfange der Metallrohlinge miteinander zu bewirken und ebenfalls die Verbindung von mindestens einem der Metallrohlinge mit dem erwähnten mindestens einen Metallwerkstück unter koordinierten Temperatur-Druck-Zeitdauer-Bedingungen; Einführung einer Dehnungsbeanspruchung in die umschriebenen Teile der Metallrohlinge durch Anlegen einer Strömungsmitteldruckbelastung an die Hauptoberflächen der Metallrohlinge, wodurch die umschriebenen Teile der Metallrohlinge veranlaßt werden, sich in annähernd entgegengesetzten Richtungen zu verformen, und zwar

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gegen und in enger Berührung mit den mindestens zwei Formgliedern, und wobei die umschriebenen Teile von mindestens einem der Metallrohlinge gegen und in enger Berührung mit dem mindestens einen Metallwerkstück gebracht werden, und wobei die Strömungsmitteldruckbelastung und die Temperatur innerhalb des Temperaturbereichs für eine Zeitdauer aufrechterhalten bleibt, die genügt, um eine Verbindung zwischen dem mindestens einen Metallrohling-Werkstück und dem mindestens einen Metallwerkstück sicherzustellen.

20.) Verfahren zur Herstellung von Metallgebilden aus einer Vielzahl von Werkstücken, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Vorsehen von mindestens zwei Formgliedern; Vorsehen von zwei Metallrohling-Werkstücken mit einer effektiven ümformgeschwindigkeitsempfindlichkeit und zwei entgegengesetzt liegenden Hauptoberflächen, wobei die Metallrohlinge mit Abstand zueinander angeordnet sind; Vorsehen von mindestens einem Metallwerkstück, welches mit mindestens einem der Metallrohlinge verbunden werden soll; Umschließen einer Zone um die Metallrohlinge, die mindestens zwei Formglieder und das mindestens eine Metallwerkstück herum;

Erhitzen der Metallrohlinge und des mindestens einen Metallwerkstücks auf eine Temperatur innerhalb eines Temperaturbereichs, geeignet zur Verformung der Metallrohlinge und ausreichend zur Erzeugung einer Verbindung zwischen mindestens einem der Metallrohlinge mit dem mindestens einen Metallwerkstück unter koordinierten Temperatur-Druck-Zeitdauer-Bedingungen; Einführen einer Dehnungsbelastung in den Metallrohlingen durch Anlegen einer Strömungsmitteldruckbelastung an den

Hauptoberflachen der Rohlinge, wodurch die Rohlinge in annähernd entgegengesetzten Richtungen verformt werden, und

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.zwar gegen und in enger Berührung mit den erwähnten mindestens zwei Formgliedern, und durch Verformung von mindestens einem der Metallrohlinge gegen und in enger Berührung mit mindestens einem Metallwerkstück, und durch Aufrechterhaltung der Strömungsmitte Idr uckbe las tung und der Temperatur innerhalb des Temperaturbereichs für eine Zeitdauer, die ausreicht, um eine Verbindung zwischen dem mindestens einen Metallrohlingwerkstück und dem mindestens einen Metallwerkstück zu erzeugen.

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