DE2930217A1 - Verfahren zum herstellen von formstuecken - Google Patents

Verfahren zum herstellen von formstuecken

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DE2930217A1 DE19792930217 DE2930217A DE2930217A1 DE 2930217 A1 DE2930217 A1 DE 2930217A1 DE 19792930217 DE19792930217 DE 19792930217 DE 2930217 A DE2930217 A DE 2930217A DE 2930217 A1 DE2930217 A1 DE 2930217A1
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Description

Pu'i3iKiiV.Vä!te
Dipl.-ing. H. MlTSCKEnLICH *5 Q O Π Ο 1
Dipl -Ing. K. GUfISCHUAHN I^ OU/. I
Dr. rar. nat. W. KU RB E R
Dipl.-lng. J-SCIiMlDT-EVERS -3-
SWnsdwfstr.10.80öa KOiEHEN 22
SOCIETE NATIONALE D'ETUDE ET DE CONSTRUCTION DE MOTEURS D1AVIATION (S.N.E.C.M.A.)
2, Boulevard Victor
Paris /Frankreich
Verfahren zum Herstellen von Formstücken
Die Erfindung betrifft Formstücke mit mindestens einem Abschnitt aus abarbeitbarem, porösem Material sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Formstücke.
Es sei in Erinnerung gerufen, daß es sich bei abarbeitbaren Materialien um solche handelt, die durch Abrieb abgetragen werden können. Sie werden vor allen Dingen als Auskleidungen von Turbinengehäusen verwendet, um das Spiel an den Schaufelspitzen zu begrenzen. Diese abarbeitbaren Materialien, die bei hoher Temperatur zum Einsatz kommen, sind häufig poröse Materialien, in denen ein Metallteil eine Spur aushöhlen kann, und zwar in Abhängigkeit von der Verschiebung des Metallteils und von der Reibung des letzteren auf den porösen Materialien.
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Diese porösen Materialien sind in Form von Plaketten verfügbar, bei denen es sehr häufig erforderlich ist, ihnen ihre Form zu geben und sie an einem Träger zu befestigen. Diese Formgebung und diese Befestigung stellen schwierige industrielle Probleme. Es ist andererseits of wünschenswert, in diesen Materialien zu Zwecken der Kühlung interne Trennwände anzuordnen, die mit den klassischen Materialien schwierig an ihren Platz zu bringen sind.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung von Formstücken, die mindestens einen Abschnitt aus einem abarbeitbaren Material umfassen. Diese Formstücke können einheitlich aus dem abarbeitbaren Material bestehen oder aber als Träger und/oder als interne Trennwand einen Abschnitt aus einem Metall oder einer Legierung aufweisen, der durch Löten an dem abarbeitbaren Material befestigt ist.
Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man eine Form verwendet, in der durch Diffusion die Synthese des abarbeitbaren Materials durchgeführt wird. Die Synthese durch Diffusion geschieht vorzugsweise nach dem Verfahren, das in der am Prioritätstag von der Anmelderin eingereichten französischen Patentanmeldung "Nouveaux corps poreux et leur procede de preparation" beschrieben ist. Gemäß diesem Verfahren füllt man die Form mit einer Mischung aus zwei Pulvern, von denen das eine, welches 85 bis 99,5 Gev.% der Mischung ausmacht, ein Basismaterial ist, gewählt unter Nickel, Kobalt, Eisen und den verschiedenen Legierungen dieser Metalle, und von denen das andere,welches 15 bis 0,5 Gew.? der Mischung bildet,ein schmelzbares und diffundierbares Material ist, gewählt unter Zinn,Indium, Gallium, Germanium, Antimon und den Mischungen und Legierungen dieser Metalle,wobei man ferner die Form unter gesteuerter Atmosphäre auf aus-
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reichende Temperatur und während ausreichender Zeit erwärmt, um die gegenseitige Bindung der Körner des Pulvers des Grundmaterials durch Löt-Diffusion hervorzurufen.
Ferner besteht erfindungsgemäS die Möglichkeit,, daß das abarbeitbare Material in einer Gießform hergestellt wird, deren Form derjenigen des gewünschten fertigen Werkstücks entspricht; dieses abarbeitbare Material wird durch Synthese im Inneren der Gießform erzeugt, und zwar durch Diffusion von Partikeln eines Grundnateriais; es wird ferner vorgeschlagen, daß in Abhängigkeit von der· Art des Materials, welches die Gießform bildet, letztere selbst an sämtlichen ihrer Innenflächen oder an einem Teil von diesen mit dem abarbeitbaren Material durch Synthese verbunden wird und somit in Ihrer Gesamtheit oder mit einem Teil einen Abschnitt des fertigen Wertstücks, welcher das abarbeitbare Material trägt, bilden Kann; gleichermaßen wird vorgescriiagen, daß man in bequemer Weise in das Innere der Gießform vor dem Einbringen der Pulver diverse metallische Trennwände einführen und dort positionieren kann, wobei diese Trennwände in das abarbeitbare } synthetisch in der Gießform erzeugte Material eingesetzt und dort befestigt sind.
Die Materialien, die bei der Herstellung- der ar-rhi !--baren Materials verwendet, werden, liegen in ?v r:r> '/on Pulvern vor, deren Korns;r:'2e zwischen 40 und ftOG Mikron betrage:", kann; vorzugsweise verwendet mar. Pulver mit einer Korngröü-.e zwisoher, SO und 220 Mikron, Die Diffusion erfolgt unter gesteuerter At r;-^. phäre , d,:.., unter ic hut.?, gas oder unter
Die Puiverni^e r.ung ist währenc. der E äußeren Dru,;k unterworf er;, als ggf. den des Schutzgase?,
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Im Falle der Verwendung eines Hilfspulvers aus schmelzbarem Material wird die Löt-Diffusion erzielt durch eine Erwärmung auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des schmelzbaren Materials, jedoch unterhalb der Solidustemperatur des Grundmaterials. Die Dauer der Erwärmung wird als ausreichend betrachtet, wenn bei einer vorgegebenen Temperatur das gesamte schmelzbare Material ins Innere des Grundmaterials diffundiert.
Bei einer der erfindungsgemäßen Ausführungsformen wird das Formstück einheitlich von dem abarbeitbaren Material gebildet. In diesem Falle verwendet man eine Gießform, beispielsweise eine auseinanderrtehmbare solche, deren Wände derart ausgebildet sind, daß die Pulver während des Herstellungsprozesses des abarbeitbaren Materials nicht an diesen Wänden haften. Die Gießform weist zum Beispiel Wände auf, die mit Aluminium oder einem bekannten Entformungsmittel überzogen sind.
Bei einer anderen Ausführungsform nach der Erfindung umfaßt das fertige Werkstück einen Abschnitt aus abarbeitbarem Material, der in situ synthetisch hergestellt ist, sowie einen Abschnitt, der von der Gießform oder von einem Abschnitt derselben und/oder von mindestens einer metallischen Trennwand gebildet wird, wobei letztere mindestens zum Teil innerhalb des abarbeitbaren Materials sitzt. In diesem Falle hat das schmelzbare Material, das in der Pulvermischung vorhanden ist, die Funktion, nicht nur die Löt-Diffusion des pulverförmigen Grundmaterials zu bewirken, sondern auch die Löt-Diffusion dieses Grundmaterials mit der Gießform und/oder der Trennwand. Die Bedingungen, unter denen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, können in bestimmtem Maße abgestimmt sein auf die neuartige Funktion,
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die das schmelzbare Material gegenüber der Gießform und/ oder der Trennwand ausübt.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der folgenden, nicht als Einschränkung gedachten Beispiele.
Beispiel 1
Verfahren zur Herstellung einer gesonderten Plakette aus einem abarbeitbaren Material
Man mischt 95 Gew.i eines Pulvers au3 einer das Verhältnis 80/2 0 aufweisenden Nickel-Chrom-Legierung (Korngröße 80 bis 140 Mikron) mit 5 Gew.? eines Zinnpulvers, dessen mittlere Korngröße etwa 150 Mikron beträgt; nach Homogenisierung der Mischung gießt man diese in den Hohlraum einer Gießform, die von einem Herdplattenträger aus KC20WN gebildet wird, dessen obere Fläche mit Aluminium beschichtet ist, worauf vorzugsweise vier Klötze aus KC20WN angeordnet sind, deren einander gegenüberliegende Flächen ebenfalls mit Aluminium beschichtet sind.
Di· Anordnung wird in einen Ofen gesetzt, in welchem man ein Vakuum von 10~^Pa erzeugt, und sie wird sodann für 15 Minuten auf 1125°C erwärmt.
Nach dem Abkühlen wird die Gießform auseinandergenommen,
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und man erhält einen Probekörper aus abarbeitbarem Material mit einer Dichte von etwa 3>2.
Beispiel 2
Poröses abarbeitbares Material, das mit einem metallischen Träger mit Trennwand verbunden ist
Dieses Ausführungsbeispiel soll im Zusammenhang mit den beiliegenden schematischen Figuren beschrieben werden.
Man stellt eine Gießform her, die eine Form besitzt, wie sie im Querschnitt in Figur 1 dargestellt ist.
Der metallische Träger, auf dem das abarbeitbare poröse Material befestigt werden soll, wird von einem Ring 1 gebildet. Andererseits ist die Gießform begrenzt durch einen Boden 2 und einen Innenring 3.
Man bereitet eine homogene Mischung zu, bestehend aus 95 Gew.5i eines Pulvers einer 80/20-Nickel-Chrom-Legierung mit einer Korngröße von 80 bis 140 Mikron und aus 5 Gew.? eines Zinnpulvers mit einer mittleren Korngröße von etwa 150 Mikron.
Man führt einen Teil dieser Mischung in einen Hohlraum 4 der Gießform ein, wobei dieser Hohlraum die Form eines Torus mit rechteckigem Querschnitt aufweist. Wenn der Hohlraum Ί
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etwa bis zur Mitte seiner Höhe gefüllt ist, so bringt man eine Trennwand 5 von runder Form ein, deren Außendurchmeaser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Ringes 1 ist. Der Außenumfang der Trennwand 5 ist mit einem Gold-Nickel-Draht versehen, der später seine Verleitung mit dem Ring 1 bei guter Abdichtung sicherstellt. Man gießt sodann den anderen Teil der Pulvermischung ein, und zwar derart, daß der Hohlraum 4 der Gießform vollständig gefüllt wird.
Die Anordnung wird in einen Ofen eingesetzt und einem Vakuum (Unterdruck von 10 Pa) unterworfen und sodann während etwa 15 Minuten aur * n5°C erwärmt. Nach dem Abkühlen entfernt man durch Abdrehen die Teile 2 und 3, und zwar derart, daß man, wie es in Figur 2 gezeigt ist, den Träger 1 stehenläßt, der beschichtet ist mit dem abarbeitbaren Material 6, welches die Trennwand 5 aufnimmt.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform' können die Teile 2 und 3 in Form einer abnehmbaren Bestückung vorgesehen sein, die mit einem Entformungsmittel übersogen ist, beispielsweise mit Aluminium.
Zuöammehfas.;ena betrifft die Erfindung ein Verfahren züe Herstellen eineü Werkstücks, aar: mindestens einen Abschnitt iiuij einen abarbeitbaren porösen Material aufweist, welches mit. einem Trüge:1'.; eil verbunden sein kann.
Diese? Verfahren kennzeichnet sich dadurch, das man in einer Gießform ^, von ..ler mindestens ein Abschnitt 1 das Trägerteil bildet, di-ir-eh Diffusion die Synthese des abarbeitbaren Abschnitts durchführt.
Das Verfahren bietet die Möglichkeit, Werkstücke aus abarbeit-
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barem Material für Turbomaschinen herzustellen, wie sie in der Luftfahrt verwendet werden.
Patentanwalt
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Claims (1)

  1. Dipl.-ir.tj. H. r:i :';-;.;:ti:.lich OQQOO 1 Π
    Dipl.-In^. K. g;::: "hM/.üU £ D O U Z ! /
    Dr. rer. nai. Λ. K!.'!,.) ; Ti
    Dipl.-ing. J. SCri;.;:3T - LVERS
    Stsinsitorfstr.lO. eCCO WJiiCücN 22
    25. JuIi 1979
    SOCIETE NATTONALF D1ETUDE ET DE
    CONSTRUCTION ΪΈ MOTEURS D1AVIATEON
    (S.N.E.C.M.A.)
    2, Bouievax'd Victor-Paris /Frankreich
    PATENTANSPRÜCHE
    1. Verfahrer ?πζ\ Herstellen vor: Formstücken nit einen; ersten Abschni*;^ aur einem poröc, ^n Xaterial, das durch Abrieb abgetragen werden lcsnn3 unä ::rit einem zweiten oder Trägerabschnitr. a.i:' masnivetr. Ma*-erI -\1, dadurch gekennzeichnet,
    da2 ri'dn in einer Farm, vor., der rvln-ieot en.;, eine Wand durch den TrägeraboChnit1" ^«biläer wi rl ;<rid von ier -iie Innenriüchen der anderen Wände einer. 'loerzu^ aus einem Entfor;-.',.ngsmittei erhalten naber., ru.reh Diffusion die Synthese dec porösen Materials und deeper Anaa'sion a:r, Trägerabgühnitt herbeiführt, irri-_-:;i ."in äi.; Fcvir: -\i': einer hcrjor"enen Mischung au.; /,«ei Pulver:. :"-'.ll*., ■/■■/;. d&T ,'.-.■. ;ί,: ein·--, reiches "G οίε 4ί,:: Gew.i der >*i:;ehan^ bildet., e-Ir. 'Trun irr» at er: al ISt1 gewählt unter Ni..-ic»"·! , K'^bal5' , Ei .ξ en :owie der: verschiedenen Legierungen iie.ver Metalle, un."i von denen d-=:; andere, v;elche£ 0,5 bis 20 Gew.,i der Mischung bildet, ein schmelzbares und diffundierbareri Material ist, gewählt unter Zinn, Ικΐίχ:!, Gallium, Germanium, Antimon sowie den Mischungen und
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    Legierungen dieser Metalle, und indem man unter gesteuerter Atmosphäre die Form auf eine Temperatur erwärmt, die über 9000C, jedoch in jedem Falle unter der Solidustemperatur des Basismaterials und des Materials der Form liegt, und zwar für eine ausreichende Zeitspanne, um die Wanderung des schmelzbaren Materials sowie die durch Löt-Diffusion entstehende Bindung der Pulverkörner aneinander und am Trägerabschnitt zuzulassen.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß man das endgültige Formstück dadurch erhält, daß man diejenigen Abschnitte der Wände der Form entfernt, die nicht mit dem porösen Material verbunden sind.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß man beim Füllen der Form mit der Mischung aus den beiden Pulvern in letztere mindestens eine Trennwand einbringt, die sich mit dem porösen Material bei dessen Synthese verbindet.
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