DE3014691C2

DE3014691C2 - Vorrichtung zum Sintern im Vakuum und isostatischen Heißpressen

Info

Publication number: DE3014691C2
Application number: DE3014691A
Authority: DE
Inventors: Charles Woolfolk Fairview Pa. Smith jun.; Franz Xaver Erie Pa. Zimmermann
Original assignee: Autoclave Engineers Inc
Current assignee: Autoclave Engineers Inc
Priority date: 1979-04-19
Filing date: 1980-04-16
Publication date: 1982-10-14
Also published as: JPS55153594U; GB2047391A; AT371038B; FR2454595A1; ATA211080A; GB2055459A; GB2055459B; FR2454595B1; GB2047391B; JPS5810958Y2; US4268708A; DE3014691A1

Description

gekennzeichnet durch

— wenigstens eine zweite elektrische Heizvorrichtung (Heizelemente 40), die im Abstand um den Arbeitsraum oberhalb des Herdes angeordnet ist, durch die der Ofen eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Arbeitsraum bei evakuiertem Gefäß (1) durch Strahlung erhält,

— Regelvorrichtungen zum getrennten Regeln der ersten und wenigstens einer zweiten elektrischen Heizvorrichtung (40,40),

— eine Druckzuleitung (65), die den Innenraum des Gefäßes (1) mit einer Vorrichtung zum Unterdrucksetzen des Gefäßes (1) mit einer gewählten Atmosphäre verbindet, und

— eine Öffnung (50), die den Innenraum des Gefäßes (1) mit einer Vorrichtung verbindet, mit der sich das Gefäß zum Erzeugen eines Vakuums darin evakuieren läßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

40

— ein langgestrecktes zylindrisches Hochdruckgefäß(l),

— einen vom Boden (3) des Gefäßes (1) aufragenden Fuß (10,20),

— eine am Fuß (10,20) aufruhende wegnehmbare, am Untersatz (25) befestigte Üfensohle (24), zum Abstützen des Herdes,

— eine zylindrische zweite Heizvorrichtung (Heizelemente 40) und einen Träger (30) hierfür, der an der Ofensohle (24) aufruht, und

— eine isolierende Haube (26), welche die Heizelemente (40) umschließt und mit ihrem unteren Rand an der Ofensohle (24) so befestigt ist, daß durch Herausziehen der Haube (26) aus dem Gefäß (1) mit ihr die Ofensohle und ein Werkstück (29) aus dem Gefäß (1) entnommen werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Untersatz (25) hohl ist und Löcher aufweist und die Öffnung (50) zum Evakuieren des Gefäßes (1) an den Innenraum des Untersatzes (23) direkt angeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Untersatz (25) und der ersten Heizvorrichtung (40) eine Führung (70) für entweichende Gase angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Untersatz (25) hohl ist und Löcher aufweist und in der Ofensohle (24), auf welcher der Untersatz (25) ruht, unter diesem eine Öffnung ausgebildet ist, durch die abgehendes Gas nach unten durch den Untersatz (25) hindurch abgesaugt werden kann.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Gefäß (1) unmittelbar unter dem Untersatz (25) und an dessen Innenraum angeschlossen eine Kühlfalle angeordnet ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlfalle ein kreisringförmiger, nach oben offener Trog (Abscheider 63) ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Innenraum des Untersatzes (25) und der Kühlfalle (63) ein Ablenkkörper (60) angeordnet ist, der aus dem Innenraum des Untersatzes (25) nach unten angesaugte Gase in die Kühlfalle umlenkt

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß in der Nähe der Kühlfalle (63) Kühlrohrschlangen (61) angeordnet sind, die an aus dem Gefäßboden (3) herausführende Verlängerungsleitungen (62) angeschlossen sind.

Die Erfindung betrifft einen Autoklaven insbesondere für Sinterprozesse im Vakuum mit anschließendem isostatischem Heißpressen. Sinterkörper von nahezu theoretischer Dichte lassen sich aus feinkörnigem Ausgangsmaterial herstellen durch Sintern im Vakuum, bis offene, miteinander und mit der Oberfläche in Verbindung stehende Poren beseitigt sind, und danach durch isostatisches Heißpressen, bis die verbleibenen Poren gefüllt sind. Nach dem Stand der Technik wird ein teil- oder vorverdichteter Körper in einem getrennten Vakuumofen gesintert und auf 95% der theoretischen Dichte gebracht; sodann wird ein isostatisches Heißpressen vorgenommen, bis 100% der theoretischen Dichte erreicht sind. Das Verfahren ist bekannt und beispielsweise in der US-PS 35 62 371 offenbart Das Verfahren erfordert jedoch für die Arbeitsschritte des Sinterns im Vakuum und des isostatischen Heißpressens getrennte öfen. Entweder wird ein sehr heißes Werkstück von einem Ofen an den anderen übergeben, oder das Werkstück wird vor der Übergabe abkühlen gelassen. Die Abkühlung vor der Obergabe kann notwendig sein, wenn das gesinterte Werkstück den bei der Übergabe im heißen Zustand erzeugten thermischen Schock nicht aushalten kann. Die Abkühlung vor der Übergabe hat einen Energieverlust zur Folge, erhöht die für die Durchführung des Fabrikationsprozesses erforderliche Zeit und kann die Kristalleigenschaften des gesinterten Körpers verändern.

Der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, insbes. Ofen bzw. Autoklav, zu schaffen, die bei der Durchführung des vorstehend beschriebenen Prozesses nach dem Sintern nicht die Gefahr eines Thermoschocks und der Kristallgefügeveränderung in sich birgt

Beim Sintern im Vakuum sind die Umgebungsbedingungen im Arbeitsraum des Ofens beispielsweise durch eine Temperatur von 1500⁰C und ein Vakuum von 5 10-' Torr bestimmt, beim isostatischen Heißpressen beispielsweise durch eine Temperatur von 1400⁰C und

einen Druck von 800 bis 1200 bar.

Zur Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Temperatur im Arbeitsraum unter Vakuum- und Oberdruckbedingungen sind in beträchtlichem Maße voneinander verschiedene Maßnahmen erforderlich. Herrscht im s Ofen ein Vakuum, kann Wärme nur durch Strahlung, nicht aber durch Konvektion übertragen werden. Die gleichmäßige Wärmeverteilung in allen Richtungen durch Strahlung erfordert eine gleichmäßige Isolierung in allen Richtungen gegen die Heizelemente und den Arbeitsraum. Wenn der Ofen zum isostatischen Pressen unter Druck gesetzt ist, wird die Wärme hauptsächlich durch Konvektion übertragen, die ständig das Bestreben hat, Wärme im Arbeitsraum nach oben zu transportieren. Ein Vorteil der Konvektionsheizung besteht beispielsweise darin, daß der Boden bzw. die Sohle des Ofens eine weit weniger starke Isolierung haben kann, und daß der unmittelbar unter der Ofensohle gelegene Raum für eine Reihe von Funktionen benutzt werden kann, beispielsweise zur Aufnahme elektrischer Verbinder, welche die im Arbeitsraum herrschenden Temperaturen nicht aushalten könnten. Die Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Temperatur im Arbeitsraum ist jedoch bei einem unter Oberdruck stehenden Ofen ein ständiges Problem. Hierin liegen die Gründe, weshalb für den Vakuumsinter- und isostatischen Heißpreßprozeß bisher getrennte Behandlungsöfen nötig waren.

Erfindungsgemäß hat eine Vorrichtung zum Behandeln eines Werkstückes bei erhöhten Temperaturen sowohl im Vakuum als auch bei Oberdruck ein Gefäß, in dem sich entweder eine Vakuum- oder eine Überdruckatmosphäre aufrechterhalten läßt, also ein für Vakuum und Überdruck geeignetes Gefäß. In diesem Gefäß ist ein Ofen angeordnet Der Ofen weist eine das Gefäß gegen den Arbeitsraum isolierende Haube und eine isolierende Ofensohle auf, die einen in den Ofen hineinragenden Untersatz trägt, auf welchem ein Herd ruht Eine erste elektrische Heizvorrichtung mit elektrischen Widerstandsheizelementen ist im Abstand um den Untersatz vollständig unterhalb des Herdes angeordnet Über dem Herd ist im Abstand um den Arbeitsraum wenigstens eine zweite elektrische Heizvorrichtung angeordnet, die von elektrischen Widerstandsheizelementen gebildet wird. Es sind Regelvorrichtungen vorgesehen, welche die erste und die wenigstens eine zweite elektrische Heizvorrichtung getrennt regeln. Die Vorrichtung ist an eine Quelle für unter Überdruck stehendes Gas und/oder eine Pumpe zum Unterdrucksetzen des Gefäßes mit einer gewählten so Atmosphäre sowie an eine Vakuumpumpe anschließbar, mit der sich das Gefäß zum Erzeugen eines Vakuums darin evakuieren läßt

Der Ofen vermag eine zumindest annähernd gleichmäßige Temperaturverteilung in dem auf dem Herd ruhenden Werkstück zu schaffen, und zwar bei evakuiertem Ofen durch Strahlung mittels der über dem Herd angeordneten elektrischen Heizelemente and bei unter Überdruck stehendem Gefäß durch Konvektion mit den unterhalb des Htrdes angeordneten elektrisehen Heizelementen. Vorzugsweise weist die Vorrichtung erfindungsgemäß einen hohlen Untersatz auf, in den mehrere nach unten gerichtete öffnungen so eingearbeitet sind, daß Vorrichtungen zum Evakuieren des Gefäßes mit dem Innenraum des Untersatzes direkt 6s verbunden sind und die gasförmig entweichenden Verunreinigungen direkt nach unten durch den Untersatz hindurch angesaugt unJ aus dem Gefäß abgeführt werden, ohne daß sie die Heizelemente und andere Bauteile berühren, die durch sie beschädigt werden könnten. Ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß sich im Gefäß unter dem Untersatz eine Kühlfalle anordnen läßt

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das für Vakuum und Überdruck geeignete Gefäß von einem langen zylindrischen Gefäß gebildet, das an jedem Ende verschlossen ist Im Abstand über dem Boden des Gefäßes ist eine Plattform angeordnet, auf der eine wegnehmbare Ofensohle und ein daran befestigter Untersatz zum Abstützen eines Herdes ruhen. Ferner trägt der Gefäßboden ein zylindrisches Heizelement und ein Träger hierfür. Die Heizelemente und der Arbeitsraum sind von einer isolierenden Haube umschlossen, die mit ihrem unteren Rand an der Ofensohle so befestigt ist, daß, wenn der obere Verschluß entfernt ist, durch Herausziehen der Haube durch die so geschaffene öffnung im Gefäß die Ofensohle, die Haube und das Werkstück aus dem Gefäß entfernt werden können.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß zum Sintern im Vakuum und isostatischen Heißpressen ein einziger Ofen bereitgestellt wird, der sowohl bei Vakuum als auch bei Oberdruck für eine gleichmäßige Wärmeverteilung sorgt Der Ofenaufbau ist so ausgelegt, daß es möglich ist. Dämpfe (gasförmig entweichende Verunreinigungen), die während des Aufheizens und Sinterns im Vakuum aus dem Werkstück ausgeschieden werden, aus dem Ofen abzusaugen, ohne daß sie mit den Heizelementen und anderen für die Funktion wichtigen Bauteilen im Ofen in Berührung kommen,- die durch sie beschädigt werden könnten. Weiterhin ist vorteilhaft daß im Ofengefäß eine Kühlfalle vorgesehen ist, die Dämpfe kondensiert und auffängt welche sich sonst im Evakuierungssystem niederschlagen könnte.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß der Vakuumsinter- und isostatische Heißpreßprozeß wirtschaftlicher und zweckmäßiger durchgeführt werden kann. Durch das Beschicken und Aufheizen nur eines Ofens für beide Arbeitsschritte werden Zeit und Energie gespart Es werden weniger Investitionsmittel und weniger Hilfseinrichtungen, wie z. B. Temperaturregler, benötigt

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen gekennzeichnet

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen Autoklaven gemäß der Erfindung,

F i g. 2 den Schnitt H-II in F i g. 1 und F i g. 3 den Schnitt IU-IIl in F i g. 1.

Gemäß F i g. 1 weist ein für Vakuum und Überdruck geeignetes Gefäß 1 einen zylindrischen Abschnitt 2, einen in diesen eingesetzten Boden 3 und einen wegnehmbaren oberen Deckel 4 auf. Um den Boden 3 und den Deckel 4 sind Dichtgiieder 7 bzw. 6 angeordnet die so ausgelegt sind, daß sie Druck aus dem Gefäß 1 und von außen standhalten. Der Deckel 4 wird von einer Schraubenfeder festgehalten, welche in eine wendeiförmige Nut 5 eingreift, die vom zylindrischen Abschnitt 2 und vom Deckel 4 gebildet wird. Der Boden 3 wird von Bolzen oder Schrauben 8 in einer Lage gehalten, wenn im Gefäß 1 ein Vakuum erzeugt wird. Der für das Gefäß 1 verwendete Werkstoff ist hochfester Stahl.

Auf dem Boden 3 des Gefäßes 1 ruht ein unterer Fuß

10, der im wesentlichen als hohler Zylinder mit einem kreisringförmigen unteren Flansch 12 und einem mittig angeordneten kreisringförmigen Flansch 13 ausgebildet ist Letzterer ist wie weiter unten erläutert zur Aufnahme bestimmter elektrischer Stecker oder Kupp- s lungsdosen vorgesehen. Der Flansch 12 kann mit dem Boden 3 des Ofens bzw. Gefäßes 1 durch Schrauben 14 verschraubt sein.

Auf dem unteren FuB 10 ruht ein oberer FuB 20, der einen hohlen zylindrischen Abschnitt 21 und einen to oberen kreisringförmigen Flansch 22 hat; letzterer bildet eine Plattform, die eine isolierende Ofensohle 24 trägt Der FuB 20 weist ferner einen unteren kreisringförmigen Flansch 23 auf, der, wie weiter unten erläutert bestimmte elektrische Kupplungsdosen aufnimmt Der obere FuB 20 und der untere FuB 10 sind aus Baustahl o. dgL hergestellt

Unmittelbar auf der Oberseite des oberen Flansches 22 ruhen die isolierte Ofensohle 24 und ein Untersatz 25. Die Ofensohle 24 ist aus einem feuerfesten bzw. hochwarmfesten isolierenden Material gegossen oder aus Blöcken desselben Materials zusammengesetzt Der Untersatz 25 und der Herd sind aus Kohle oder Graphit hergestellt Zum Ofen gehört schließlich eine gegen Wärme isolierende Haube 26, die den Untersatz 25 und den Arbeitsraum umschließt und gegen das Gefäß 1 abschirmt Die Haube 26 hat eine äußere Schale aus Stahl und ist mit einem hochwarmfesten isolierenden Werkstoff ausgekleidet Die Haube 26 ist mit einem Haken oder einer öse 28 versehen, in die zum Herausziehen der Haube 26 aus dem Gefäß 1 der Lasthaken eines Kranes oder Hebezeuges einhakbar ist Die Haube 26 ist am unteren Rand mit dem oberen Fuß 20 mittels Stiften 27 lösbar verbunden. Wenn die Haube 26 aus dem Gefäß 1 herausgezogen wird, werden somit auch der obere Fuß 20, der Untersatz 25 und, gegebenenfalls, ein auf diesem ruhendes Werkstück 29 herausgezogen.

Unmittelbar unter dem oberen Flansch 22 des oberen Fußes 20 sind parallel zur Unterseite des Flansches 22 mehrere reflektierende Hitzeschilde 37 angeordnet, die dazu dienen, den Bereich darunter während der Strahlungsbeheizung, also wenn im Gefäß 1 ein Vakuum erzeugt wird, auf einer zulässigen Temperatur zu halten.

Im Innern der Haube 26 ist ein den Arbeitsraum und den Untersatz 25 umgebender zylindrischer Heizelemente-Träger 30 angeordnet Dieser kann von drei hohlen Zylindern 31,32 und 33 aus Graphit gebildet sein, die durch mit axialem Zwischenabstand zwischengeschaltete Ringe 34, 35 und 36 aus Graphit im Abstand voneinander gehalten sind. Die Ringe 34, 35 und 36 wessen je einen iaiseren Kranz auf, der so ausgelegt und bemessen ist, daß er in die Bohrung des zugehörigen Zylinders 31,32 bzw. 33 einsetzbar ist An diesem Kranz lassen sich als Stangen aus Graphit ausgebildete Heizelemente 40 o. dgL befestigen. Die Verbindung der Heizelemente 40 geschieht zumindest annähernd in der in der US-PS 4126 757 beschriebenen Weise. Die Heizelemente 40 sind an wenigstens zwei, vorzugsweise drei unabhängig voneinander regelbare Zonen elektrisch angeschlossen, von denen die unterste den Untersatz 25 und die oberen Zonen des Arbeitsraum umgeben.

Die Heizelemente 40 weisen als Stangen oder Stäbe aus Graphit ausgebildete Zuleitungen auf, die nach unten durch die isoBerte Ofensohle 24 ragen, wo sie mittels Kabel mit einem elektrischen Stecker 42 verbunden sind, der im unteren Flansch 23 des oberen Fußes 20 angeordnet ist Mit dem Stecker 42 wirkt eine Kupplungsdose 43 zusammen, die im oberen Flansch 13 des unteren Fußes 10 angeordnet ist Die Kupplungsdose 43 ist durch ein Kabel 44 mit einer elektrischen Stromdurchführung 45 im Boden 3 des Gefäßes 1 verbunden. Die Vorrichtung weist selbstverständlich mehrere Stecker 42, Kupplungsdosen 43, Kabel 44 und Stromdurchführungen 45 auf.

Der Boden 3 des Gefäßes 1 ist von einer großen öffnung 50 durchsetzt durch welche sich das Gefäß 1 evakuieren läßt In der öffnung 50 ist ein Ventilschaft 51 angeordnet der an seinem oberen Ende einen Ventilkörper 52 mit einem Dichtring 53 trägt, der an einen Ventilsitz 54 anlegbar ist An seinem äußersten oberen Ende weist der Ventilschaft 51 eine Plattform oder Aufnahme für die Basis eines schirmähnlichen Ablenkkörpers 60 auf. Das Ventil läßt sich durch Hochstellen des Ventilschaftes 51 öffnen. Hierfür ist eine nicht dargestellte hydraulische Vorrichtung vorgesehen. Der Ventilschaft 51 muß durch eine vakuumdichte Packung hindurchgeführt oder magnetisch betätigbar sein. Mit der öffnung 50 sind eine oder mehrere Vakuumpumpen durch mit dem Boden 3 verschraubte Armaturen verbunden.

Um das obere Ende des unteren Fußes 10 sind Kühlrohrschlangen 61 angeordnet die an Leitungen 62 angeschlossen sind, welche durch den Boden 3 des Gefäßes 1 herausgeführt sind. Am oberen Fuß 20 ist ein Abscheider 63 befestigt der die Gestalt eines kreisringförmigen Troges hat und aus Metall hergestellt ist Die Kühlrohrschlangen 61 dienen hauptsächlich zum Senken der Temperatur des Abscheiders 63, des oberen Fußes 20 und des unteren Fußes 10.

Die Durchlässe im Boden 3 des Gefäßes 1 bilden eine Druckzuleitung 65, eine Spülgasleitung 66 und eine Druckentlastungsleitung 67. Armaturen im Boden 3 ermöglichen den Anschluß dieser Leitungen an nicht dargestellte zweckdienliche Vorrichtungen.

Der Ofenuntersatz 25 weist eine Vielzahl nach unten gerichteter Durchlässe auf. Diese wirken mit einer Führung 70 für entweichende Gase zusammen, die aus einem hitzebeständigen bzw. hochwarmfesten Metall, z. B. einer nochwarm- und korrosionsfesten Nickellegierung mit zusätzlich Chrom, Eisen, Kupfer und weiteren Legierungselementen, oder aus Graphit hergestellt ist, um die Heizelemente 40 und Dire Verbindungsglieder vor den entweichenden Gasen zu schützen, welche entweder die Heizelemente 40 korrodieren oder unerwünschte Ablagerungen daran hervorrufen könnten. Entweichende Dämpfe oder Gase werden durch die Löcher im Untersatz 25 nach unten abgesaugt und durch den Ablenkkörper 60 zum Abscheider 63 geleitet in dem sich bestimmte Gase abscheiden. Dadurch wird eine Verschmutzung des Ventilsitzes 54 und des nicht dargestellten Evakuierungssystems verhindert

Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung bei der Durchführung eines üblichen Vakuumsinter- und isostatischen Heißpreßprozesses ist folgende: Das in einem Behälter aufgenommene Werkstück 29 wird auf den Herd aufgesetzt, der sich zusammen mit dem übrigen Teil des Ofens außerhalb des Gefäßes 1 befindet Nach dem Oberstülpen der isolierenden Haube 26 über das Werkstück 29 werden am unteren TeD der Haube 26 Stifte 27 in den oberen Fuß 20 eingesetzt Die Haube 26, das Werkstück 29 und die Ofensohle (oberer Fuß 20) werden dann in das Gefäß 1 abgesenkt, wobei durch sorgfältiges Ausrichten der Haube 26 beim Absenken in das Gefäß 1 die

Verbindung der elektrischen Verbindungsglieder und Thermoelemente automatisch zustande kommt Danach wird das Gefäß I verschlossen und durch die öffnung 50 hindurch evakuiert Sodann wird wenigstens eine Heizvorrichtung, die sich aus den oberhalb des Herdes s angeordneten Heizelementen 40 zusammensetzt, eingeschaltet, um die Temperatur des Werkstückes 29 zu erhöhen. Die Temperatur wird abhängig vom Vakuum folgendermaßen erhöht: Das Vakuum wird ständig überwacht; wenn durch stoßartiges Entweichen von Gasen das Vakuum verringert wird, wird die Heizung abgeschaltet, bis das angestrebte Vakuum wieder erreicht ist Da das Gefäß 1 durch die nach unten gerichteten Offnungen im Untersatz 25 hindurch evakuiert wird, werden gasförmig entweichende Verunreinigungen. wie z. B. Metalldämpfe, direkt nach unten durch die öffnungen im Untersatz 25 hindurch angesaugt und vom Ablenkkörper 60 in den Abscheider 63 geleitet, in dem die Metalldämpfe kondensieren. Sobald die angestrebte Temperatur erreicht ist, wird das Sintern während einer vorgeschriebenen Verweigert fortgesetzt bis zu dem aus Erfahrung bekannten Zeitpunkt, zu dem das Werkstück 29 keinen wesentlichen Anteil an offenen Poren mehr besitzt Es kann zweckmäßig sein, die als Gase abgeschiedenen Verunreinigungen durch Einleiten gereinigter Gase mit der Spülgaszuleitung 66 vom Werkstück 29 abzuspülen.

Danach wird der Ventilkörper 52 nach unten gezogen und das Gefäß 1 unter Druck gesetzt, beispielsweise aus einem Behälter, der zuvor mit einem Druck von etwa 1055kp/cm² gefüllt worden ist Die den Überdruck erzeugenden Gase werden durch die Druckzuleitung 65 zugeführt Es kann ein Verdichter erforderlich sein, der bei ungenügender Dmcklieferung durch das teilentspannte Gas aus dem Behälter zusätzlichen Druck 3s bereitstellt Je nachdem mit welcher Rate die Überdruckatmosphäre in das Gefäß 1 eingeleitet wird, findet sofort eine gewisse Teilabschreckung des Werkstückes 29 statt Zu diesem Zeitpunkt werden die rings um den Arbeitsraum angeordneten Heizelemente 40 ab- und die Heizelemente 40 unter dem Herd eingeschaltet Nur auf diese Weise läßt sich im Arbeitsraum eine gleichmäßige Temperatur erzielen. Selbstverständlich kann es zweckmäßig sein, die Stromzufuhr zu den Heizelementen 40 über dem Herd langsam zu verringern und die zu den Heizelementen 40 unter dem Herd langsam zu erhöhen. Tatsächlich ist es beim Vakuumsintern oder beim isostatischen Heißpressen vielleicht nicht notwendig, eine der Gruppen von Heizelementen 40 völlig abzuschalten.

Nach einer vorgeschriebenen Verweilzeit, während der die isostatische Verfestigung des Werkstückes 29 stattfindet, wird der Überdruck im Gefäß 1 über die Druckentlastungsleitung 67 abgeführt Sobald der Überdruck aus dem Gefäß 1 abgelassen ist, kann das Gefäß 1 geföffnet und die Haube 26, das Werkstück 29 und die Ofensohle entfernt werden. Danach wird die Haube 26 von der Ofensohle 24 getrennt und das Werkstück 29 abgenommen. Bei abgenommener Ofensohle 24 ist es möglich, den Abscheider 63, wenn nötig, zu warten, beispielsweise durch Entfernen der Metalle, die durch Kondensation aus Gasen abgeschieden worden sind.

Zusammenfassung

Eine Vorrichtung zum Behandeln eines Werkstückes bei erhöhten Temperaturen sowohl im Vakuum als auch unter Überdruck ermöglicht sowohl das Vakuumsintern als auch das isostatische Heißpressen in ein und derselben Vorrichtung. Sie weist ein für Vakuum und Überdruck geeignetes Gefäß und darin einen Ofen auf, zu dem ein Untersatz gehört, auf welchem der nach oben in den Ofen ragende Herd aufruht Eine erste elektrische Heizvorrichtung ist im Abstand um den Untersatz vollständig unterhalb des Herdes angeordnet Oberhalb des Herdes ist im Abstand um den Arbeitsraum wenigstens eine zweite Heizvorrichtung angeordnet Die Heizelemente der ersten und zweiten elektrischen Heizvorrichtung sind mit Regelvorrichtungen getrennt regelbar. Der Ofen vermag eine zumindest annähernd gleichmäßige Temperaturverteilung am auf dem Herd ruhenden Werkstück bei evakuiertem Gefäß durch direkte Strahlung mittels der über dem Herd angeordneten elektrischen Heizvorrichtung zu erzielen. Wenn im Gefäß Überdruck herrscht, wird eine gleichmäßige Temperaturverteilung durch Konvektion mit der unterhalb des Herdes angeordneten elektrischen Heizvorrichtung beibehalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Sintern eines Werkstückes im Vakuum und zum isostatischen Heißpressen

— mit einem für Vakuum und Oberdruck geeigneten Hochdruckgefäß (1),

— einer inneren Haube (26), die das Gefäß (1) gegen einen inneren Arbeitsraum isoliert,

— einem Untersatz (25), auf dem ein nach oben in den Arbeitsraum ragender Herd aufsitzt,

— einer ersten elektrischen Heizvorrichtung(Heizelemente 40) zur Konvektionserhitzung, die im Abstand um den Untersatz (25) vollständig unterhalb des Herdes angeordnet ist sowie

— einem Gasanschluß,