DE3530741C1

DE3530741C1 - Verfahren zur Herstellung pulvermetallurgischer Gegenstaende

Info

Publication number: DE3530741C1
Application number: DE3530741A
Authority: DE
Inventors: J.C. Paris Prouhèze; Christer Torshälla Åslund
Original assignee: Avesta Nyby Powder AB
Current assignee: Avesta Nyby Powder AB
Priority date: 1985-08-28
Filing date: 1985-08-28
Publication date: 1993-01-14
Anticipated expiration: 2005-08-29
Also published as: GB2181745B; SE8603563D0; GB2181745A; GB8620692D0; IT1197122B; JPS6296604A; IT8621534A0; IT8621534A1; SE8603563L

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung pulvermetallurgischer Gegenstände gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist bekannt und findet in der Praxis mehr und mehr Anwendung, Pulver aus Metall und/oder Metall-Legierungen zu kompakten Rohlingen isostatisch zu verpressen, um anschließend diese Rohlinge durch Extrusion in eine gewünschte Endform zu bringen. Zu diesem Zweck wird in dünnwandige Metall-Kapseln von gewünschter Form Metall- und/oder Metall-Legierungs-Pulver eingefüllt, die Kapsel anschließend verschlossen, um dann isostatisch gepreßt zu werden, und zwar kaltisostatisch oder heißisostatisch. Anschließend wird die verschlossene Kapsel warmbearbeitet, z. B. extrudiert unter Herstellung von Stangen- oder Rohrprofilen. Nach der heißisostatischen Vorverdichtung ist es üblich, den Rohling abkühlen zu lassen (DE-OS 25 52 285).

Unter Anwendung des beschriebenen Verfahrens bei heißisostatischer Verpressung hat man versucht, großvolumige Rohlinge herzustellen, die einem anschließenden Walz- oder Schmiedeverfahren unterworfen werden sollen zur Herstellung entsprechender Walz- oder Schmiedeerzeugnisse. Zu diesem Zweck wurden die mit Pulver gefüllten Kapseln bei relativ hohen Temperaturen und Drücken isostatisch verpreßt, wobei die Kapsel oder üblicherweise nicht warmbearbeitbaren Metallen und/oder Metall-Legierungen verwendet worden ist. Trotz der angewandten relativ langen Haltezeiten hat es sich also als außerordentlich schwer erwiesen, auf beschriebener Weise Rohlinge, z. B. Blöcke, herzustellen, die rißfrei durch Warmformgebung zu Endprodukten, wie Stangen oder Blechen oder dergl., verarbeitet werden können. Der Grund dafür liegt zum Teil wohl darin, daß die langen Haltezeiten bei hohen Temperaturen und relativ hohen Drücken zu Ausscheidungen an den Pulverkörnern führen; diese haben die genannten Warm- bzw. Bearbeitungsrisse zur Folge. Diese Nachteile versuchte man dadurch zu vermeiden, daß man das heiß isostatische Pressen unter solch hohen Drücken und Temperaturen durchführte, daß eine Pulver- bzw. Rohlingsdichte von praktisch 100% (=theoretische Dichte) erhalten wird. Doch selbst diese Maßnahmen führten nicht sicher zu dem gewünschten Ergebnis, nämlich rißfreie Warmbearbeitungs-Produkte zu erhalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der genannten Art zu schaffen, bei dem Rohlinge erhalten werden, die sich durch Warmverformung problemlos, d. h. rißfrei, zu Endprodukten verarbeiten lassen.

Diese Aufgabe wird in überraschend einfacher Weise durch die kennzeichnenden Maßnahmen des Patentanspruches 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung stellt eine Abkehr von dem bisher eingeschlagenen Weg dar, nämlich Rohlinge mit einer Dichte von praktisch 100% bzw. theoretische Dichte herzustellen. Dementsprechend kann erfindungsgemäß mit niedrigeren Temperaturen und Drükken und vor allem unter Verzicht auf eine längere Verharrung bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck gearbeitet werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich auch Pulver aus nur schwer oder üblicherweise nicht warmbearbeitbaren Metallen und/oder Metall-Legierungen zu rißfreien Endprodukten warmverformen. Durch den Wegfall einer längeren Haltezeit bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck lassen sich die Verfahrenskosten im Vergleich zu der bisher vorgeschlagenen Vorgehensweise erheblich reduzieren. Erfindungsgemäß wird gezielt eine Rohlings-Dichte von merklich unter 100% bzw. theoretischen Dichte, nämlich vorzugsweise maximal etwa 90 bis 98% der theoretischen Dichte, angestrebt.

Die nachfolgenden Beispiele lassen die Vorteile der Erfindung im Vergleich zu der bisher vorgeschlagenen Vorgehensweise deutlich erkennen.

Beispiel 1
Aus Pulver der Legierung INCONEL 625 (Warenzei-

diesen hohen Temperaturen und Drücken längere Zeit, 55 chen der Firma INCO) wurde ein Rohling mit den Abetwa 3 Stunden, ausgesetzt blieben. Dadurch wurde eine messungen

100-prozentige Verdichtung des eingefüllten — Außendurchmesser: 410 mm

nahezu

Pulvers innerhalb der Kapsel erzielt. Das vorgeschlagene Verfahren gestaltete sich jedoch sehr kostspielig, und zwar sowohl verfahrenstechnisch als auch vorrichtungstechnisch. Die hohen Temperaturen und Drücke fordern entsprechend dimensionierte Anlagen. Schließlich stellte sich heraus, daß trotz dieses Aufwandes ein sehr hoher Prozentsatz der auf diese Weise hergestellten Rohlinge bei der anschließenden Warmverformung zu Ausschuß führte. Ein Großteil der warmbearbeiteten Endprodukte zeigte unzulässige Risse, insbesondere dann, wenn als Ausgangsmaterial Pulver aus nur schwer

— Innendurchmesser: 225 mm

— Länge: 1600 mm

hergestellt. Dazu wurde ein Ausgangsrohling mit den Abmessungen

— Außendurchmesser: 460 mm

— Innendurchmesser: 260 mm

— Länge: 1800 mm

verwendet. Dieser Ausgangsrohling wurde auf eine Temperatur von 1100 ° C erwärmt bei einem Druckanstieg bis zu 700 bar. Ohne Haltezeit, d. h. ohne Verharrung bei der genannten Temperatur und dem genannten

Druck, wurde der Rohling dann in einem konventionellen Ofen auf eine Temperatur von etwa 1200⁰C erwärmt, um ihn anschließend in diesem Zustand in einem Pilgerschritt-Walzwerk zu einem Rohr mit den Endabmessungen

— Außendurchmesser: 250 mm

— Innendurchmesser: 210 mm
auszuwalzen.

Die Dichte des ohne Haltezeit heißisostatisch vorgepreßten Rohlings betrug etwa 96% der theoretischen Dichte.

Das Auswalzen zum Endprodukt erfolgte ohne Probleme. Das Endprodukt wies keinerlei Risse auf.

Im Vergleich dazu wurde ein Ausgangsrohling mit denselben Abmessungen und aus dem gleichen Material auf eine Temperatur von etwa 1200 ⁰C erwärmt unter Anstieg des äußeren Drucks auf etwa 1050 bar. Diese Temperatur und dieser Druck wurden etwa 3 Stunden gehalten (Haltezeit). Der auf diese Weise heißisostatisch verpreßte Rohling wies eine Dichte von etwa 100% auf. Anschließend wurde der Rohling dann unter denselben Bedingungen wie oben in einem Pilgerschritt-Walzwerk zu einem Rohr ausgewalzt. Das fertige Rohr wies Mikrorisse auf, die es unbrauchbar machten.

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Beispiel 2

Ein Walzrohling aus HASTALLOY B2 (Warenzeichen der Firma Cubat Corp.) mit den Abmessungen

— Länge: 1000 mm

— Breite: 715 mm

— Höhe: 50 mm

wurde auf eine Temperatur von 1150° C erwärmt bei einem Druckanstieg auf 650 bar. Die Dichte des Rohlings betrug nach der heißisostatischen Verpressung etwa 95% der theoretischen Dichte. Der Rohling wurde dann praktisch ohne Verharrung bei der genannten Temperatur und dem genannten Druck in einem konventionellen Durchstoßofen auf 1225 ⁰C erwärmt und zu einem Blech mit einer Dicke von 22 mm warm ausgewalzt. Das Walzen erfolgte ohne Probleme und konnte ohne Zwischenerwärmung durchgeführt werden. Risse, insbesondere Kanten- bzw. Randrisse konnten nicht festgestellt werden.

Ein gleicher Rohling desselben Pulvermaterials und mit denselben Ausgangsabmessungen wurde unter einem Druck von 1050 bar und bei einer Temperatur von 1175 ⁰C heißisostatisch verpreßt, wobei die Haltezeit bei dieser Temperatur und diesem Druck etwa 3 Stunden betrug. Der Rohling war porenfrei und hatte eine Dichte von 100%. Der Rohling wurde anschließend auf dieselbe Weise wie oben zu einem Blech ausgewalzt. Er konnte jedoch nicht unmittelbar auf die Fertigabmessung gewalzt werden; es mußten vielmehr Zwischenerwärmungen vorgenommen werden, um Rand- bzw. Kantenrisse zu vermeiden. Auch mußte der Walzdruck während der ersten Walzphasen um etwa 20% gesenkt werden. Das Resultat war weder hinsichtlich des Endprodukts noch hinsichtlich des Verfahrens zufriedenstellend.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung pulvermetallurgischer Gegenstände, bei dem Pulver aus Metall und/oder Metall-Legierungen in eine dünnwandige Kapsel eingefüllt, die Kapsel anschließend verschlossen und unter Herstellung eines Rohlings heiß-isostatisch gepreßt wird, der dann zum Endprodukt warmverformt, insbesondere geschmiedet oder gewalzt, wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsei unter Anstieg der Temperatur auf 1000 bis 1200⁰C, insbesondere 1100 bis 1150°C, und des Drucks auf 600 bis 750 bar, insbesondere 650 bis 700 bar, heiß-isostatisch vorgepreßt wird, um dann unmittelbar danach warmverformt, insbes. geschmiedet, warmgewalzt oder in einem Pilgerschritt-Walzwerk bearbeitet zu werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Kapsel eingefüllte Pulver bei der heißisostatischen Vorpressung auf eine Dichte von 90 bis 98%, vorzugsweise 95 bis 97% der theoretischen Dichte komprimiert wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling zur Warmverformung auf eine Temperatur von über 1200 °C erwärmt wird.