DE4005674A1

DE4005674A1 - Verfahren und vorrichtung zum einkapseln von mittels isostatischem heiss- oder warmpressen zu bearbeitendem material

Info

Publication number: DE4005674A1
Application number: DE4005674A
Authority: DE
Inventors: Takao Fujikawa; Kazuhiko Nakajima; Yasuo Manabe
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-02-22
Filing date: 1990-02-22
Publication date: 1990-08-23
Anticipated expiration: 2010-02-23
Also published as: DE4005674C2; US5096518A; KR910015348A; KR920006676B1

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Einkapseln von mittels isostatischem Warmpressen (WIP) oder isostatischem Heißpressen (HIP) zu verarbeitendem Material, wobei das isostatische Warm preßverfahren (WIP) oder das isostatische Heißpreßverfah ren (HIP) angewandt werden, wenn Sintergut mit hoher Dichte dadurch hergestellt werden soll, daß es unter hohem Fluiddruck und unter Hochtemperaturbedingungen zu einem Grünling aus kera mischem Pulvermaterial aus Aluminiumoxid, teilweise sta bilisiertem Zirkonoxid, Bariumtitanat, Zinkoxid, Molybdän disulfid o. dgl. oder ein Grünling aus intermetallischem Verbindungspulver aus Ti-Al, Ni-Al o. dgl. bearbeitet wer den sollen, oder wenn eine Diffusionsbindung von zwei oder mehr Materialarten durch Anwenden eines Hochdruckfluides unter Hochtemperaturbedingungen beispielsweise dann vor genommen werden soll, wenn überlappende Flächenstücke oder Platten aus zwei oder mehreren unterschiedlichen Metallar ten oder einer metallischen oder keramischen Platte oder einem keramischen Flächenstück mit einem schmelzbeschich teten keramischen Material oder einer Metallschicht verbun den werden sollen.

Das HIP- oder WIP-Verfahren ist ein Druckformungsverfah ren, bei dem ein Hochdruckfluid mit einigen hundert bis einigen tausend kgf/cm² (1 kgf/cm² entspricht etwa 1,02 bar) unter hohen Temperaturbedingungen zur Anwendung kommt, das mittels gewissen Eigenheiten, wie einem höheren Arbeits druck und dem Vermögen des isostatischen Komprimierens im Vergleich zu anderen Verfahrensweisen unterstützt wird. Hierdurch hat sich diese Technologie schnell zum Herstel len von Sinterstoffen mit hoher Dichte aus schwer zu be arbeitenden Pulvermaterialien oder für das Festphasendif fusionsverbinden schnell ausgebreitet. Obgleich es möglich ist, beim HIP-Verfahren eine Temperatur von über 2000°C zu erzeugen, bei dem ein Hochdruckgas als ein Druckmedium ein gesetzt wird, hat das WIP-Verfahren, das ein wärmebeständiges Öl verwendet wird, eine obere Temperaturgrenze von etwa 300°C. Beim hochdichten Sintern oder bei der Festphasendiffusions verbindung von Pulvermaterial jedoch ist bei beiden Verfah rensweisen eine Vorbehandlung zur Abdeckung der gesamten Oberflächen des Werkstücks mit einem Material erforderlich, das eine hermetische Abdichtung bilden kann.

In diesem Zusammenhang ist es allgemeine Praxis, das Pulver material in eine Metallkapsel dicht einzuschließen, wie dies in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen No. 47-16 308 und 57-1 16 702 angegeben ist, welche sich mit Vor behandlungsverfahren befassen.

In Fig. 16 ist beispielsweise ein Verfahren gezeigt, das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung No. 47-16 308 angegeben ist. Hierbei werden sich abwechselnd überlappende Schichten aus plattenähnlichem Verarbeitungsmaterial 201 und Metallfolien 202 in ein Metallrohr 204 mit einer Wand stärke von 3-6 mm und einem angeschweißten Boden 203 einge bracht, und ein Verschlußdeckel 206 mit einer Evakuierungs leitung 205 ist angeschweißt, um die obere Öffnung des Metallrohrs 204 zu verschließen. Dann wird das Rohr 204 mit tels einer Vakuumpumpe über die Leitung 205 evakuiert und dicht verschlossen, um eine Kapsel bzw. Kapselung zu bil den.

Fig. 17 verdeutlicht ein Verfahren, das in der offenge legten japanischen Patentanmeldung No. 57-1 16 702 angege ben ist. Bei diesem Verfahren wird zuerst ein Verarbei tungsmaterial 211 in ein Rohr 212 mit einer Wandstärke von 3-6 mm derart eingebracht, daß das Verarbeitungsmaterial 211 außer Kontakt von dem Rohr 212 ist. Dann wird der Zwi schenraum zwischen dem Verarbeitungsmaterial 211 und dem Rohr 212 mit einem sekundären Druckmedium 213 ausgefüllt. Nachdem das Verarbeitungsmaterial 211 vollständig in das zweite Druckmedium 213 eingegraben ist, wird ein Verschluß deckel 214 in Umfangsrichtung an einem Schweißabschnitt 215 angeschweißt, und das Rohr 212 wird mittels einer Vakuum pumpe über eine Auslaßleitung 216 evakuiert, wobei ein Mit telabschnitt der Auslaßleitung 216 mittels Schmelzschweißen verschlossen wird. In diesem Fall hat die Kapselung ei nen größeren Freiheitsgrad hinsichtlich der Formgebung ge genüber der Form des Verarbeitungsmaterials 211 im Vergleich zu dem in Fig. 16 gezeigten Beispiel, und es lassen sich Materialien zu einer komplizierten Gestalt bearbeiten.

Die üblichen Kapselungen, die in den Fig. 16 und 17 gezeigt sind, bringen eine Anzahl von Schwierigkeiten mit sich, welche nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 18(1) und 18(2) erörtert werden, welche ein Verarbeitungsmaterial vor und nach einer HIP-Behandlung zeigen.

1) Die üblichen Kapselungen werden von einem Metallrohr oder einer Metallplatte mit einer Wandstärke von 3-6 mm gebildet, so daß die Steifigkeit der Umfangsrandabschnitte der Kapselungen (die mit dem Bezugszeichen 221 bis 224 in Fig. 18(1) bezeichnet sind), sich von jener der Mittelab schnitte (die mit dem Bezugszeichen 225 bis 227 in Fig. 18(1) bezeichnet sind) unterscheiden. Daher werden die Ein kapselungen ungleichmäßig in der Druckaufbaustufe des Ver fahrens verformt, und die Verkapselungsteile mit einer geringeren Steifigkeit werden vor den anderen Teilen der Kapselungen verformt, ohne daß man eine gleichmäßige Ver formung entsprechend dem anliegenden Druck erhält. Somit erhält man keine gleichmäßige Druckübertragung auf das Verarbeitungsmaterial, und als Folge hiervon ergibt sich eine Verformung bzw. ein Verzug bei dem Verarbeitungsma terial. Wie beispielsweise in Fig. 18(2) gezeigt ist, tritt eine Kontraktion bei einer Verarbeitung des Verarbeitungs materials zu einer spulenähnlichen Gestalt auf. Da sich die Ebenheit nur mit Schwierigkeiten sicherstellen läßt, lassen sich diese Kapselungen in der Praxis kaum in den Fällen an wenden, bei denen das Verarbeitungsmaterial in Form eines dünnen Bahnmaterials mit einer Dicke von etwa 1 mm vorliegt.
2) Wenn das Verarbeitungsmaterial eingekapselt wird, tritt häufig eine Schwierigkeit beim Einbringen desselben in eine Kapsel auf, wie dies in Fig. 16 gezeigt ist. In diesem Fall ist der Zwischenraum zwischen dem Verarbeitungsmaterial und der Verkapselung zu schmal. Wenn man berücksichtigt, daß ein zu großer, spaltförmiger Zwischenraum eine Behinderung bei der Druckübertragung darstellt, ist es notwendig, die Abmessungen der Kapselung für jedes Verarbeitungsmaterial derart zu bestimmen, daß ein spaltförmiger Zwischenraum in einer geeigneten Breite zwischen den Innen- und Außendurch messern der Einkapselung und des Verarbeitungsmaterials vor handen ist. Andererseits ist im Falle des Verfahrens nach Fig. 17 das Verfahren ebenfalls dadurch kompliziert, daß es notwendig ist, den spaltförmigen Zwischenraum zwischen der Einkapselung und dem Verarbeitungsmaterial mit einem sekun dären Druckmedium auszufüllen, welches die Druckübertragung nicht behindert.
3) Aufgrund der ungleichmäßigen Verformung und des Verzugs der Einkapselung unter Druck und der großen Wandstärke der Ein kapselung ergeben sich häufig Schwierigkeiten bei der Ausbringung des bearbeiteten Materials nach der isosta tischen Preßbehandlung, wobei es häufig erforderlich ist, die Einkapselung mit Hilfe einer Drehbank oder unter Ein satz einer starken Säure zu entfernen. Hierdurch wird das Verfahren ebenfalls verkompliziert.
4) Die Dichtung, die man durch ein Schmelzschweißteil ei ner starren Evakuierungsleitung erhält, führt häufig zu un günstigen Dichtungsverhältnissen, und es ergeben sich Schwie rigkeiten hinsichtlich der Zuverlässigkeit. Die Einkapselung nach Fig. 16 macht Einrichtungen erforderlich, welche ver hindern, daß das sekundäre Druckmedium zum Zeitpunkt der Gasevakuierung eingesaugt wird, so daß man einen Nachteil im Hinblick auf den Produktivitätsstandpunkt erhält.

Im Hinblick auf die vorstehend genannten Schwierigkeiten und Nachteile beim Stand der Technik zielt die Erfindung da rauf ab, ein Verfahren zum Einkapseln eines mittels eines isostatischen Warmpreßverfahrens oder isostatischen Heißpreß verfahrens zu bearbeitenden Materials bereitzustellen, bei dem ein Verzug oder eine Verformung des Verarbeitungsmate rials infolge einer ungleichmäßigen Kapselverformung bei der isostatischen Preßstufe verhindert wird, und das auch bei der Bearbeitung eines Materials zu einer komplizierten Gestalt anwendbar ist, wobei zugleich die Schritte zum Ein kapseln des Materials in die Kapsel sowie zum Ausbringen oder Auswerfen des bearbeiteten Materials aus der Kapsel vereinfacht werden.

Ferner bezweckt die Erfindung, eine Vorrichtung bereitzu stellen, mittels der das vorstehend beschriebene Einkapse lungsverfahren auf effiziente Weise durchgeführt werden kann.

Nach der Erfindung wird ein Verfahren zum Einkapseln eines mittels eines isostatischen Warmpreßverfahrens oder eines isostatischen Heißpreßverfahrens zu behandelnden Materials angegeben, bei dem ein Verarbeitungsmaterial in Form von Pulver in losem oder verdichtetem Zustand in eine Metall einkapselung eingebracht und dicht verschlossen wird, wo bei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, daß das Ver fahren im wesentlichen als technische Mittel zur Erzielung der vorstehend genannten Zielsetzung einen Schritt auf weist, gemäß dem die Metalleinkapselung aus einer Metall folie mit einer Dicke von 30 µm bis 300 µm gebildet wird.

Da nach der Erfindung die Einkapselung aus einer dünnen Me tallfolie mit einer Dicke von 30 bis 300 µm gemäß den vor stehenden Ausführungen gebildet wird, erhält man eine gleich mäßige Kontraktion in Übereinstimmung mit der Kontraktion des Verarbeitungsmaterials, wodurch ein Verzug verhindert werden kann, der sonst bei dem Verarbeitungsmaterial infolge einer ungleichmäßigen Kontraktion der Einkapselung auftre ten würde. Die Einkapselung läßt sich leicht nach dem iso statischen Preßverfahren entfernen, da sich die Metallfolie leicht mit einer Blechschere oder einfach durch Ablösen des bearbeiteten Materials entfernen läßt. Zur Ausbildung einer Einkapselung wird zuerst ein Verarbeitungsmaterial zwischen die Metallfolien gelegt, und nachdem die Metallfolienteile in innigem Kontakt um das Verarbeitungsmaterial sind, wer den diese Metallfolienteile miteinander verschweißt. Die Metallfolien lassen sich leicht hinsichtlich der Formgebung zur Anpassung an die Gestalt des Verarbeitungsmaterials än dern, so daß die Einkapselung einen großen Freiheitsgrad hinsichtlich der Formgebung hat, und daß sie nicht notwen digerweise mit einer solchen Gestalt bereitgestellt werden muß, die speziell auf das einzukapselnde Verarbeitungsmate rial angepaßt und hierauf abgestimmt ist. Da ferner die Me tallfolien in innigem Kontakt mit dem Verarbeitungsmaterial gehalten sind, besteht keine Notwendigkeit ein sekundäres Druckmedium in das Verarbeitungsmaterial einzufüllen.

Die Dicke der bei der Erfindung zum Einsatz kommenden Me tallfolie wird in Abhängigkeit von der Flexibilität, der plastischen Verformbarkeit und der Scherfestigkeit bestimmt und insbesondere liegt sie im Bereich von 30 bis 300 µm.

Dies ist darauf zurückzuführen, daß häufiger als bei nicht metallischen Folien die metallischen Folien kleine Öffnun gen bekommen, wenn die Dicke kleiner als 3 µm ist. Dann wäre die hermetische Abdichtung des Materials selbst nicht mehr gewährleistet. Ferner sind derartige Metallfolien in der praktischen Anwendung nicht geeignet, da geringfügige Quetschungen oder Beschädigungen beim Transport leicht zum Einreißen führen können.

Wenn andererseits die Dicke größer als 300 µm ist, wird es schwierig, die Metallfolie mittels einer Blechschere oder einem anderen einfachen Werkzeug durchzutrennen und die Einkapselung nach einer HIP-Behandlung zu entfernen, ohne eine Drehbank oder eine andere Maschine einzusetzen, was schädlich für die Vorteile der Erfindung wäre.

Insbesondere ist die Dicke der Metallfolie vorzugsweise kleiner als 100 µm im Hinblick auf das leichte Entfernen der Einkapselung nach der HIP-Behandlung.

Nach der Erfindung wird auch eine Vorrichtung zur Durchfüh rung des vorstehend angegebenen Verfahrens nach der Erfin dung auf eine effiziente Weise angegeben. Die Vorrichtung weist in Kombination folgendes auf: Eine Klemmeinrichtung, welche einen innigen Kontakt der darüberliegenden und darunterliegenden Teile der Metallfolie aufrechterhält, welche ein Verarbeitungsmaterial umgibt; eine Einrichtung zum Schweißen der Metallfolienteile mit einem Strahl, der in eine Richtung im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Metallfolie gerichtet ist; und eine Vorschubeinrich tung, die entweder mit der Schweißeinrichtung oder der Metallfolie verbunden ist und die Schweißeinrichtung oder die Metallfolie in einer Ebene im wesentlichen parallel zur Oberfläche der Metallfolie bewegt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevor zugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beige fügte Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1(1) bis 1(4) schematische Ansichten der Schritte zum Einkapseln gemäß einer ersten be vorzugten Ausführungsform nach der Er findung, wobei:

Fig. 1(1) eine perspektivische Ansicht einer Ein kapselung nach der Erfindung und eines einzukapselnden Verarbeitungsmaterials ist,

Fig. 1(2) eine perspektivische Ansicht der Ein kapselung und des Verarbeitungsmaterials ist, wobei ein Anschluß mit einer Vakuum pumpe zur Gasevakuierung vorhanden ist,

Fig. 1(3) eine perspektivische Ansicht der Ein kapselung im dicht geschlossenen Zustand ist, und

Fig. 1(4) eine Schnittansicht einer isostatischen Heißpreßmaschine ist,

Fig. 2(1) bis 2(3) schematische Ansichten zur Verdeutli chung der Schritte zum Einkapseln gemäß einer zweiten bevorzugten Aus führungsform nach der Erfindung, wobei:

Fig. 2(1) eine perspektivische Ansicht eines Verarbeitungsmaterials ist, das zwi schen Metallfolien im eingeklemmten Zustand gehalten ist,

Fig. 2(2) eine Schnittansicht eines Verarbeitungs materials ist, das zwischen Metallfolien im eingeklemmten Zustand gehalten ist, und

Fig. 2(3) eine perspektivische Ansicht der Ein kapselung im dicht verschlossenen Zustand ist,

Fig. 3(1) bis 3(4) schematische Ansichten zur Verdeutli chung der Schritte zum Einkapseln einer dritten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung, wobei:

Fig. 3(1) eine perspektivische Ansicht eines Ver arbeitungsmaterials ist,

Fig. 3(2) eine perspektivische Ansicht von Metall folien ist,

Fig. 3(3) eine Schnittansicht des Verarbeitungs materials ist, das zwischen den Metall folien im eingeklemmten Zustand gehalten ist, und

Fig. 3(4) eine Teilausschnittsansicht einer Vor richtung zur Durchführung des Verfah rens nach der Erfindung mit Hilfe des Lichtstrahlschweißens ist,

Fig. 4(1) bis 4(4) schematische Ansichten zur Verdeutli chung von Schritten zum Einkapseln ge mäß einer vierten bevorzugten Ausfüh rungsform nach der Erfindung, wobei:

Fig. 4(1) eine perspektivische Ansicht einer Ein kapselung im eingeklemmten Zustand ist,

Fig. 4(2) eine Schnittansicht einer Einkapselung ist, die in eine Inertgasatmosphäre eingeschweißt ist,

Fig. 4(3) eine Schnittansicht von in Fig. 4(2) mit einem Kreis umgebenen Teilen in vergrößer tem Maßstab ist, und

Fig. 4(4) eine Teilschnittansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Hilfe des Lichtstrahl schweißens ist,

Fig. 5 eine Teilschnittansicht einer Vorrich tung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, wobei die Auslegung derart getroffen ist, daß man eine Ein kapselung mittels des Lichtstrahlschweißens in einer Vakuumkammer erhält,

Fig. 6(1) bis 6(3) schematische Ansichten zur Verdeutlichung von Schritten zum Einkapseln gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung, wobei:

Fig. 6(1) eine perspektivische Ansicht einer Ein kapselung im eingeklemmten Zustand ist,

Fig. 6(2) eine Schnittansicht der Einkapselung ist, die in eine Inertgasatmosphäre ein geschweißt ist, und

Fig. 6(3) eine Schnittansicht von in Fig. 6(2) mit einem Kreis umrandeten Teil in ver größertem Maßstab ist,

Fig. 7(1) und 7(2) schematische Ansichten zur Verdeutlichung einer Klemme bzw. Klammer der Magnetbau art, welche bei der Erfindung eingesetzt wird, wobei:

Fig. 7(1) eine Vorderschnittansicht ist, und

Fig. 7(2) eine Draufsicht auf die Klemme ist,

Fig. 8(1) bis 8(4) schematische Ansichten zur Verdeutlichung von Schritten zum Einkapseln gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung, wobei:

Fig. 8(1) eine perspektivische Ansicht eines Ver arbeitungsmaterials und einer bei der Erfindung eingesetzten Einkapselung ist,

Fig. 8(2) eine perspektivische Ansicht der Ein kapselung in einem gasevakuierten Zu stand ist,

Fig. 8(3) eine perspektivische Ansicht des Ver arbeitungsmaterials ist, das mittels Schweißen dicht in die Verkapselung eingeschlossen ist, und

Fig. 8(4) eine perspektivische Ansicht einer Ein kapselung im dicht verschlossenen Zustand ist,

Fig. 9 eine schematische Ansicht zur Verdeut lichung einer Einkapselung in vergrößer tem Maßstab gemäß einer sechsten bevor zugten Ausführungsform nach der Erfin dung, bei welchem das Überlappungs schweißen angewandt ist,

Fig. 10 eine schematische Schnittansicht einer Einkapselung, welche ein Verarbeitungs material mit einer Beschichtungslage umgibt,

Fig. 11 eine schematische Schnittansicht eines Verarbeitungsmaterials, das in einer Einkapselung mit einem ausgenommenen Teil zur Aufnahme des Verarbeitungsmaterials dicht eingeschlossen ist,

Fig. 12 eine schematische perspektivische Ansicht eines Verarbeitungsmaterials, das in eine Einkapselung mit einer großen Anzahl von ausgenommenen Teilen zur Aufnahme des Verarbeitungsmaterials dicht einge schlossen ist,

Fig. 13 eine Teilausschnittansicht einer Vor richtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, welche derart aus gelegt ist, daß man eine Einkapselung mittels des Laserstrahlschweißens er hält,

Fig. 14 eine Teilausschnittansicht einer Vor richtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, welche derart ausge legt ist, daß man eine Einkapselung mit tels des Laserstrahlschweißens in einer Vakuumkammer erhält,

Fig. 15 eine Ausschnittsansicht einer Vorrich tung zum Herstellen einer Einkapselung nach der Erfindung, welche derart ausge legt ist, daß man eine Einkapselung mit tels des Elektronenstrahlschweißens erhält,

Fig. 16 eine schematische Ansicht zur Verdeutli chung eines üblichen Verfahrens,

Fig. 17 eine schematische Ansicht zur Verdeut lichung eines weiteren üblichen Verfah rens, und

Fig. 18(1) und 18(2) schematische Ansichten zur Verdeutlichung einer spulenähnlichen Einkapselungskon traktion, welche bei den üblichen Ver fahrensweisen auftritt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1(1) bis 1(4) sind Schritte zur Ausbildung einer Einkapselung 10 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung verdeut licht, d. h. von einer solchen Einkapselung, die von einer gefalteten Metallfolie gebildet wird, zwischen der ein Ver arbeitungsmaterial 11 zwischen den darüberliegenden und da runterliegenden Metallfolienteilen zur Formung des Mate rials zu einer zylindrischen Gestalt vorgesehen ist.

Wie in Fig. 1(1) gezeigt ist, wird ein Grünling oder ein Preß ling aus pulverförmigem Bearbeitungsmaterial 11 in eine ge faltete Metallfolie 12 mit einer Dicke von 30 bis 300 µm ein gewickelt. Die offenen Seiten der gefalteten Metallfolie 12 werden mittels des Saumschweißens verschlossen, wie dies bei 13 angedeutet ist, wobei eine Öffnung 14 als eine Evakuierungs öffnung frei bleibt. Eine Leitung 15 von einer Vakuumpumpe 16 wird in die Evakuierungsöffnung 14 eingeführt, wie dies in Fig. 1(2) gezeigt ist, um die Gase zu evakuieren, und dann wird die Evakuierungsöffnung 14 auf ähnliche Weise mittels des Saumschweißens 13 A geschlossen, wie dies in Fig. 1(3) gezeigt ist, um eine evakuierte und dicht geschlossene Me talleinkapselung 10 zu bilden, die das Verarbeitungsmaterial 11 enthält.

Die Metalleinkapselung 10 ist in einer HIP-Vorrichtung 17 an geordnet und wird einer HIP-Behandlung in einer Verarbeitungs kammer 17 A unterzogen, wie dies in Fig. 1(4) gezeigt ist. Ins besondere ist der Grünling oder der Preßling 11 der Kapsel 10 einer Druckverformung mittels des synergistischen Effekts aus dem Druckgasmedium und der Wärme ausgesetzt.

Fig. 1(4) zeigt bei 18 einen Hochdruckbehälter, bei 19 Ver schlüsse und bei 20 einen Wärmeisoliermantel, wobei mit 22 eine Heizeinrichtung und mit 23 ein Preßgestell gezeigt ist.

In den Fig. 2(1) bis 2(3) sind die Schritte zum Einkapseln gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Er findung verdeutlicht. Hierbei ist ein zylindrisches Verar beitungsmaterial 31 zwischen zwei gesonderten Metallfolien 32 und 32 a zur Bildung einer Einkapselung angeordnet. Fig. 2(2) ist eine Schnittansicht in Richtung des Pfeils A in Fig. 2(1) und Fig. 2(3) ist eine Ansicht einer dicht eingeschlossenen Verkapselung, die man am Ende des Verfahrens erhält.

Das Verarbeitungsmaterial 31 ist in 30 bis 300 µm dicke Me tallfolien 32 und 32 a eingewickelt und nach dem Fixieren der Umfangsabschnitte der Metallfolien zwischen den Halterahmen 34 mit Hilfe von Schrauben 35 und dem Evakuieren der Gase über eine Evakuierungsöffnung 96 werden die Metallfolien mit tels des Elektronenstrahlschweißens zur Bildung von Abdich tungen 33 miteinander verschweißt.

Die erhaltene Einkapselung 30 wird mittels des isostatischen Heißpressens auf dieselbe wie zuvor beschriebene Weise behan delt bzw. verarbeitet.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3(1) bis 3(3) sind die Schritte zum Einkapseln gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung gezeigt. Hierbei wird ein Verarbeitungs material 41 mit einer scheibenähnlichen Gestalt zwischen zwei gesonderten Metallfolien 42 und 42 a angeordnet, welche zu einer Einkapselung zu verformen sind.

Insbesondere zeigt Fig. 3(1) das scheibenähnliche Material 41, das mittels des isostatischen Heißpressens oder des isosta tischen Warmpressens zu bearbeiten ist, und Fig. 3(2) zeigt zwei Metallfolien 42 und 42 a, die zu einer Einkapselung zu zuschneiden sind. Wie insbesondere in Fig. 3(3) gezeigt ist, sind die darüberliegenden und darunterliegenden Metallfolien teile um das dazwischenliegende Verarbeitungsmaterial 41 in innigem Kontakt miteinander mit Hilfe einer Klemme bzw. Klammer 43 gehalten. Dann werden die in innigem Kontakt ste henden Abschnitte mit Hilfe einer Lichtstrahlschweißmaschine 44 zusammengeschweißt, wie dies in Fig. 3(4) gezeigt ist.

Wie in Fig. 3(3) gezeigt ist, ist das Verarbeitungsmaterial 41, das zwischen den Metallfolien 42 und 42 a angeordnet ist, zwischen die oberen und unteren Klemmringe 45 und 46 der Klem me 43 gelegt. Eine Anzahl von Schrauben 47, die durch die obe ren und unteren Ringe gehen, ist vorgesehen, und Muttern 48 werden angezogen, um die darüberliegenden und darunterliegen den Metallfolienabschnitte 42 und 42 a um das Verarbeitungsma terial 41 in innigem Kontakt miteinander zu halten.

In Fig. 3(4) ist mit der Bezugsziffer 49 eine Vorschubein richtung (ein Drehtisch bei dieser speziellen Ausbildungsform) bezeichnet, die in einer Ebene parallel zur Metallfolienfläche bewegbar ist. Die Vorschubeinrichtung bzw. Fördereinrichtung 49 enthält einen zylindrischen Drehtisch 50 a, der auf einem Grundständer 50 b angebracht ist, der eine ähnliche zylindri sche Gestalt hat, und einen Motor (nicht gezeigt), der in dem Grundgestell 50 b untergebracht ist, um den Tisch 50 a, auf dem die Klemme 43 angebracht ist, die das Verarbeitungsma terial 41 zwischen den Metallfolien 42 und 42 a hält, zu drehen. Mit 51 ist ein Tragteil bezeichnet, das zum Tragen des Verarbeitungsmaterials 41 und der Metallfolien 42 und 42 a auf stabile Weise auf dem Drehtisch 50 a dient. Die Vorschub einrichtung 49 ist an einer Basis 52 angebracht. Zusätzlich zu der Vorschubeinrichtung 49 trägt die Basis 52 eine Trag säule 53 an einer Seite der Vorschubeinrichtung 49. Die Tragsäule 53 wird von einem Metallrohr gebildet, das eine Y-Achsenvorschubwelle 54 hat, die über eine obere Öffnung passend in diesem angeordnet ist. Die Y-Achsenvorschubwelle 54 ist relativ zu der Tragsäule 53 in Richtung Y-Y′ in Fig. 3(4) bewegbar. Eine Stellschraube 55, die an einem oberen Teil der Tragsäule 53 angebracht ist, ist mit der Y-Achsenvorschubwelle 54 über eine Zahnstangeneinrichtung verbunden. Ein Tragteil 56, das in einem oberen Teil der Y-Achsenvorschubwelle 54 festgelegt ist, trägt eine X-Achsen vorschubwelle 57 zur Ausführung einer Bewegung in Richtung X-X′ in Fig. 3(4).

Ein Lampengehäuse 58 einer Lichtstrahlschweißmaschine 44 ist fest an einem Ende der X-Achsenvorschubwelle 57 auf der Seite der Vorschubeinrichtung 49 und an einer Stelle über der Me tallfolie 42 angebracht. Die Achse des Lichtstrahls 59 ist im wesentlichen in einer Richtung senkrecht zu der Fläche der Metallfolie 42 gerichtet. Die Lichtstrahlschweißmaschine 44 wird von dem Lampengehäuse 58 und einer Lampenanlaßeinrich tung 60 gebildet, die an der Seitenwand des Lampengehäuses 58 auf der Seite der Tragsäule 53 angebracht ist.

Bei diesem Beispiel kann die Vorschubeinrichtung derart aus gelegt sein, daß sie die Einkapselung oder die Schweißmaschi ne in Abhängigkeit von der Eignung unter Berücksichtigung der Größen, der Gewichte und der Einkapselung sowie der Schweiß maschine und weiteren Bedingungen bewegen. Insbesondere ist es erwünscht, die Einkapselung in dem Fall zu bewegen, bei dem kleine Abmessungen vorhanden sind, und die Schweißma schine in dem Fall zu bewegen, wenn die Kapselung große Ab messungen hat. Unter der Bezeichnung "eine Ebene im wesent lichen parallel zu" ist zu verstehen, daß die Bewegungsebene derVorschubeinrichtung möglichst parallel zu der Metall folienfläche sein sollte, obgleich geringfügige Abweichungen nicht zu Schwierigkeiten führen. Die Bezeichnung "eine Rich tung im wesentlichen vertikal zu" bedeutet, daß es erwünscht ist, daß sie vertikal zu der Metallfolienoberfläche ist, ob gleich geringfügige Abweichungen zu keinen Schwierigkeiten führen.

Wenn gemäß einem Grundgedanken der Erfindung die darüber liegenden und darunterliegenden Metallfolienteile um das Verarbeitungsmaterial in innigem Kontakt mit diesem ge bracht werden, ist es wichtig, daß die Spaltbreite zwischen den Kontaktteilen kleiner als 1/10 der Metallfoliendicke ist. Dies ist notwendig, um die Metallfolien mittels Licht, Laser oder eines Elektronenstrahls frei von Brüchen an der Schweiß naht zu verschweißen. Wenn der Abstand größer als 1/10 ist, besteht die Neigung, daß die Schweißnaht Brüche bekommt oder daß unverschweißte Teile vorhanden sind, so daß man keine zu verlässige Abdichtung erreichen kann. Die Schweißverfahren, die bei der Erfindung eingesetzt werden können, umfassen das Lichtstrahlschweißen, das Laserschweißen und das Elektronen strahlschweißen. Diese Verfahrensweisen sind zum Schweißen von sich überlappenden Metallfolien mit einer Dicke von 30 bis 300 µm im Vergleich zu anderen Verfahren geeignet, die schwierig infolge der Schwierigkeiten, wie das Tropfen oder einer unzulänglichen Verschmelzung, anzuwenden sind.

Nunmehr wird das Einkapseln eines Verarbeitungsmaterials vor dem isostatischen Warmpressen oder isostatischen Heißpressen gemäß dem Verfahren nach der Erfindung schrittweise unter Be zugnahme auf die Fig. 3(1) bis 3(4) erläutert.

Zuerst werden ein Verarbeitungsmaterial 41 und zwei Metall folienstreifen 42 und 42 a bereitgestellt (Fig. 3(1) und 3(2)), und dann wird das Verarbeitungsmaterial 41 zwischen die Metallfolien 42 und 42 a gelegt.

Dann werden die überlappenden Metallfolienteile 42 und 42 a um das Verarbeitungsmaterial 41 zwischen die oberen und un teren Ringe 45 und 46 der Klemme 43 eingeführt und gehalten, und anschließend werden die Schrauben 47 und Muttern 48 an gezogen, um die Metallfolien 42 und 42 a in innigen Kontakt miteinander zu bringen (Fig. 3(3)).

In diesem Zustand werden das Verarbeitungsmaterial 41, die Metallfolien 42 und 42 a und die Klemme 43 an dem Drehtisch 50 a mittels einer Befestigungseinrichtung (nicht gezeigt) fixiert, und das Verarbeitungsmaterial 41 und die Metall folien 42 und 42 a werden in einem stabilisierten Zustand unter Verwendung der Tragteile 51 in Form von Distanz stücken o. dgl. gehalten.

Dann wird die Position des Lampengehäuses 58 der Lichtstrahl schweißmaschine 44 in X-X-Richtung dadurch eingestellt, daß die X-Achsenvorschubwelle 57 bewegt wird, und dann er folgt eine Brennpunkteinstellung des Lichtstrahls 59 da durch, daß mittels der Stellschraube 45 das Lampengehäuse 58 nach oben oder unten bewegt wird. Anschließend wird wäh rend der Drehung des Drehtisches 50 a die Abgabe des Licht strahls 59 in einzelnen Bestrahlungsdosen dadurch eingelei tet, daß die Lampenstarteinrichtung 60 in Betrieb genommen wird, um die in innigem Kontakt miteinander stehenden Metall folienteile 42 und 42 a miteinander zu verschweißen, so daß das Verarbeitungsmaterial 41 in dicht geschlossenem Zustand in der Metallfolie eingekapselt ist (Fig. 3(4)).

Das so eingekapselte Verarbeitungsmaterial wird einer HIP- Behandlung auf dieselbe wie zuvor beschriebene Weise unter zogen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4(1) bis 4(4) sind die Schrit te zum Einkapseln gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungs form nach der Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform wird ein Verarbeitungsmaterial 72 in eine Bleifolie 71 mit einer Dicke von 30 bis 300 µm eingewickelt, und die offene Seite 73 des Bleifolienbeutels wird in einer Kupferklemm backe 75 zwischen Kupferklemmplatten 74 ergriffen, die mit Hilfe von Schrauben 76 in ihrer Position festgelegt sind. Die offene Seite 73, die von der Klemmplatte vorsteht, ins besondere der Dichtungsabschnitt 73, wird dann unter Be strahlung mittels eines Lichtstrahles 78 in einer Inertgas atmosphäre dicht verschlossen, die beispielsweise dadurch erzeugt wird, daß Argongas oder ein anderes Inertgas über eine Düse 77 zugeführt wird.

Das so eingekapselte Verarbeitungsmaterial wird einer HIP- Behandlung auf dieselbe wie zuvor beschriebene Weise unter worfen.

Die Bleifolie, die das Verarbeitungsmaterial 72 umgibt und in der Klemmeinrichtung 79 ergriffen ist, wie dies in Fig. 4(1) gezeigt ist, wird in einer Vakuumkammer 80 dicht verschlossen, welche unter Vakuum steht, wozu ein Licht strahl 78 auf und längs des Dichtungsteils 73 gerichtet wird.

Wie in Fig. 4(4) gezeigt ist, wird der Lichtstrahl 78 von ei ner Lichtstrahlschweißmaschine 82 in die Vakuumkammer 80 über ein Fenster gerichtet, in das ein Flächenstück eines transparenten, lichtdurchlässigen Materials 81, wie Quarz glas, hermetisch dicht abgeschlossen mittels eines O-Rings eingepaßt ist. Die Vakuumkammer 80 wird von einem Wagen oder einer geeigneten Bewegungseinrichtung 83 getragen, wobei die Schweißmaschine 82 nach oben und unten mittels einer Stell schraubeneinrichtung 84 zur Einstellung ihrer Position in vertikaler Richtung bewegt werden kann.

Das Lichtstrahlschweißen in der Vakuumkammer wird nachste hend näher unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer Einkapselungsvorrichtung nach Fig. 3(4), welche eine Vakuumkammer 90 umfaßt, die auf dem Drehtisch 50 a vorgesehen ist und die Klemme 43 sowie ein Verarbeitungsmaterial 41 und die Metallfolien 42 und 42 a aufnimmt, die in der Klemme 43 ergriffen sind, um eine Ein kapselung mittels Lichtstrahlschweißen im Vakuum zu bilden.

In Fig. 5 ist die Vakuumkammer mit einem ringähnlichen Ver schlußdeckel 92 mit einem Fenster 91 versehen, der einen scheibenähnlichen, lichtdurchlässigen, hermetisch eingepaßten Glasring hat, wobei ein zylindrischer Behälterteil vorgesehen ist, der am Bodenende geschlossen ist und der am oberen Ende mittels eines Verschlußdeckels 92 öffen- und verschließbar ist.

Am oberen Ende des Behälters 93 ist ein O-Ring 94 eingebettet, der hermetisch den Zwischenraum zwischen dem Verschluß 92 und dem Behälter 93 abschließt. Mit 95 ist eine Fixierein richtung bezeichnet, welche die Klemme 43 in der Vakuumkam mer 90 fest in ihrer Position hält.

Bei dieser speziellen Ausbildungsform wird die Klemme 43 in die Vakuumkammer 90 zusammen mit dem Verarbeitungsmaterial 41 und den Metallfolien 42 und 42 a eingebracht, die mittels der Klemme 43 ergriffen sind, und anschließend erfolgt eine Evakuierung der Gase aus der Vakuumkammer 90 mit Hilfe der Vakuumpumpe (obgleich die Evakuierungseinrichtung in der Zeichnung nicht dargestellt ist). In diesem Zustand wird der Lichtstrahl 59 in die Vakuumkammer 90 über das licht durchlässige Glasfenster 91 projiziert, während der Drehtisch 50 a in Drehung versetzt wird, so daß das Verarbeitungsmate rial 41 in einer Einkapselung mittels einer kreisförmigen Überlappungsschweißung im Vakuum dicht eingeschlossen wird.

Obgleich als ein Fenster bei dieser bevorzugten Ausführungs form ein Glasfenster eingesetzt wird, kann es erwünscht sein, Quarz für das Fenster zu verwenden, da es eine aus gezeichnete Lichtdurchlässigkeit hat und leicht herstellbar und verfügbar ist.

Wenn eine Einkapselung unter Vakuum wie bei der Ausführungs form nach Fig. 5 gebildet wird, kann man ein Erzeugnis mit hoher Qualität ohne Restluft in besonderen Räumen in der Ein kapselung oder in Poren des Verarbeitungsmaterials erhalten wodurch eine Oxidation des Verarbeitungsmaterials verhindert wird, welche zu Qualitätsverschlechterungen bei dem Ender zeugnis führen würde.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 6(1) bis 6(3) ist eine fünfte bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung gezeigt, bei der ein Verarbeitungsmaterial 106 in einer Folie 197 mit einer Dicke von 30 µm bis 300 µm aus rostfreiem Stahl oder Blei eingewickelt ist und dieses in einer Klemmbacke 105 ergriffen ist, die von einer Kupferklemmplattenfläche 101 und einem Paar von Kupferklemmplatten 103 und 103′ gebildet wird, die mit einem ausgenommenen Abschnitt 102 versehen sind und an der Flächenplatte 101 mittels Schrauben (nicht gezeigt) befestigt sind, welche in Schrauböffnungen 104 eingesetzt sind. Die überlappenden Folienabschnitte werden in dieser Form mittels Schmelzschneiden mit Hilfe eines Lichtstrahls oder eines Laserstrahls dicht verschlossen, welcher längs des Schlitzes zwischen den beiden Klemmplatten 103 auftrifft, um somit eine Einkapselung zu bilden.

Bei der fünften bevorzugten Ausführungsform werden die Me tallfolien mittels des Schmelzschneidens dicht verschlossen, das auch in einer Inertgasatmosphäre erfolgen kann, indem Argongas über eine Düse 77 in Fig. 6(2) zugeleitet wird. Jene Teile, die in Fig. 6(2) mit einem Kreis umrandet sind, sind in vergrößertem Maßstab in Fig. 6(3) gezeigt.

Anstelle der Klemmeinrichtung unter Verwendung von Schrauben und Muttern bei den voranstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen kann es erwünscht sein, eine Klemmeinrich tung der Magnetbauart einzusetzen, die sich leichter hand haben läßt.

Ein Beispiel einer Klemmeinrichtung der Magnetbauart ist in den Fig. 7(1) und 7(2) in einer Schnittansicht und einer Drauf sicht jeweils gezeigt. Mit 41 ist ein Verarbeitungsmaterial und mit 42 und 42 a sind Metallfolien bezeichnet. Die Bezugs zeichen 111 und 112 beziehen sich auf ein Paar von oberen und unteren, scheibenähnlichen Klemmteilen einer inneren Klem me, welche einander gegenüberliegend angeordnet sind, um da zwischen die Metallfolien 42 und 42 a zu erfassen. Auf der Oberseite des oberen Klemmteils 111 ist ein Magnet 113 ange bracht, das die oberen und unteren Klemmteile 111 und 112 in innigem Kontakt miteinander um die Metallfolien 42 und 42 a hält. Andererseits beziehen sich die Bezugszeichen 114 und 115 auf ein Paar von oberen und unteren Klemmteilen einer äußeren Klemme, die jeweils eine ringähnliche oder scheiben ähnliche Gestalt haben.

Das ringähnliche, obere Klemmteil 114 ist derart angeordnet, daß es den Begrenzungsrand der ausgenommenen Seite des schei benähnlichen, unteren Klemmteils 115 unter Zwischenlage der Metallfolien 42 und 42 a berührt. Auf der Oberseite des oberen Klemmteils 114 ist ein Ringmagnet 116 angebracht, der das untere Klemmteil 115 in innigem Kontakt mit dem oberen Klemm teil 114 über die Metallfolien 42 und 42 a anzieht, die da zwischen ergriffen sind. Somit werden die darüberliegenden und darunterliegenden Metallfolien 42 und 42 a in innigem Kon takt miteinander durch die inneren und äußeren Klemmteile ge halten.

Die inneren und oberen Klemmteile 111 und 112 der inneren Klemme sind konzentrisch zueinander angeordnet, wobei ein ringähnlicher Zwischenraum 117 zwischen den oberen Klemm teilen 111 und 114 der inneren und äußeren Klemmen frei bleibt, durch die der Lichtstrahl oder der Laserstrahl geht und auf die zu schweißenden Metallfolien gerichtet wird.

Die Klemmeinrichtung in Fig. 7 ist bestimmungsgemäß zum Ein satz beim Kreisschweißen wie bei der dritten bevorzugten Aus führungsform einsetzbar. Natürlich kann eine ähnliche Klemm einrichtung der Magnetbauart bei dem geradlinigen Schweißen zum Einsatz kommen, wie dies bei der vierten und fünften be vorzugten Ausführungsform der Fall ist.

In den Fig. 8(1) bis 8(4) ist eine sechste bevorzugte Aus führungsform nach der Erfindung gezeigt. In Fig. 8(1) ist mit 121 eine Metalleinkapselung für die HIP-Behandlung be zeichnet. Diese umfaßt ein Paar von viereckförmigen Metall folien 122 und 122 a, welche einander überlappen und die die Form eines Beutels haben, der an einer Seite offen ist und an den anderen drei Seiten durch eine Schweißnaht geschlos sen ist. Das Material für die Metallfolien 122 wird unter Berücksichtigung der HIP-Temperatur, der Reaktivität des Verarbeitungsmaterials usw. gewählt, und in bevorzugter Weise wird ein weiches Material verwendet, um die Nachteile der entsprechenden üblichen Teile auszuräumen. Beispielsweise wird bevorzugt Aluminium, Blei, Weichstahl, rostfreier Stahl, Platin, Molybdän o. dgl. Material für die Folien verwendet. Im Hinblick auf die Weichheit sollte die Dicke der Metall folien 122 kleiner als 300 µm, vorzugsweise kleiner als 100 µm sein, während im Hinblick auf die Schweißbarkeit es bevorzugt wird, daß die Dicke größer als 30 µm ist. Die Schweiß naht 124 kann mittels des Elektronenstrahlschweißens, des Lichtstrahlschweißens oder des Laserstrahlschweißens er stellt werden.

Mit 126 ist ein Verarbeitungsmaterial bezeichnet, das ein Grünling oder ein Preßling aus Keramikmaterial, Harz oder Metallpulver sein kann, der zur Formgestaltung in eine Form eingebracht wird, oder es kann sich um zwei oder mehr Ar ten von plattenähnlichen oder bahnähnlichen, zu verbinden den Proben handeln.

Nach dem Einbringen des Verarbeitungsmaterials 126 in die Einkapselung 121 über die Öffnung 123 wird eine Evakuierungs leitung 127 in die Einkapselung 121 über die Öffnung 123 ein geführt, die dann unter Verwendung eines Klebstoffs oder mittels Löten hermetisch dicht verschlossen wird. Die Leitung bzw. das Rohr 127 kann aus Metall oder einem synthetischen Harz bestehen. Ein Klebstoff der Epoxydharzreihe ist die ge eignetste Einrichtung zum dichten Verschließen der Öffnung 123, die jedoch auch mittels Löten dicht verschlossen werden kann, wie dies mit 128 bei einem Metallrohr 127 verdeutlicht ist.

Dann wird nach Fig. 8(3) eine Leitung 129 einer Vakuumpumpe oder einer anderen Evakuierungseinrichtung an das Rohr 127 angeschlossen, um die Gase aus der Einkapselung 121 abzu führen. Sobald eine vorbestimmte Vakuumgröße erreicht ist, wird die Einkapselung 121 mit Hilfe des Überlappungsschweißens der darüberliegenden und darunterliegenden Metallfolien 122 und 122 a an einer Stelle zwischen dem Verarbeitungsmaterial 126 und dem Rohr 127 dicht verschlossen. Dann werden die über flüssigen Metallfolienabschnitte, die mit dem Rohr 127 ver bunden sind, mit Hilfe von Scheren oder anderen geeigneten Einrichtungen abgetrennt, um ein eingekapseltes Verarbei tungsmaterial 126 zu erhalten, das in der Einkapselung 121 dicht eingeschlossen ist. Für das Überlappungsschweißen nach dem Evakuieren mittels Pumpen ist es geeignet, das Licht strahlschweißen, das YAG-Laserstrahlschweißen oder das Elek tronenstrahlschweißen einzusetzen. Um eine luftdichte Schweißnaht beim Überlappungsschweißen zu bilden, werden in bevorzugter Weise die überlappenden Metallfolien 122 und 122 a in innigem Kontakt miteinander derart gehalten, daß eine Spaltbreite zwischen den überlappenden Metall folien vorhanden ist, die kleiner als 1/10 der Metallfolien dicke ist. Da die Temperatur in dem Schweißteil ansteigen kann, kann die Möglichkeit der Bildung von Falten oder Run zeln infolge der Wärmedehnung gegeben sein, und in bevor zugter Weise wird die Einkapselung 121, ausgehend von gegen überliegenden Seiten mittels Klemmeinrichtungen 131 und 131 a gehalten, die nahe an der Schweißstelle liegen, während ein abgegebener YAG-Laserstrahl 132 auf die Schweißstelle gerich tet wird, wie dies insbesondere in Fig. 9 gezeigt ist.

Gemäß einem weiteren Gedanken nach der Erfindung wird die Gasevakuierung erleichtert, da die Einkapselung, die das Ver arbeitungsmaterial enthält, aus Metallfolien ausgebildet ist, so daß beim Vakuumpumpen leicht eine Verformung zu einer Ge stalt erreicht werden kann, die sich an die Kontur der Außenflächen des Verarbeitungsmaterials anpaßt.

Wenn das Überlappungsschweißen der Einkapselung längs einer Linie zwischen dem Verarbeitungsmaterial und dem Evakuierungs rohr nach dem Vakuumpumpen vorgenommen wird, sind die über lappenden Metallfolienteile in innigem Kontakt miteinander infolge der Gasevakuierung. Hierdurch wird der Schweißvorgang erleichtert und es wird ein Beitrag zur Ausbildung einer guten Abdichtung geleistet.

Wenn die Metallfolie der Einkapselung leicht an dem Verar beitungsmaterial während der HIP-Behandlung haften kann, ist es erwünscht, eine Überzugsschicht 143 aus nicht-sinterbarem keramischem Werkstoff o. dgl. auf den Oberflächen des Verar beitungsmateriales 141 oder auf den inneren Flächen der Ein kapselung 142 aufzubringen, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist, wobei der Auftrag mittels Schmelzbeschichten oder Aufsprühen erfolgen kann. Anstelle der Überzugsschicht 143 kann ein ke ramisches Papier zwischen dem Verarbeitungsmaterial 141 und der Einkapselung 142 angeordnet werden. Wenn andererseits das Material der Einkapselung 142 sich mit einem Verarbeitungs material 141 als ein Teil des Erzeugnisses verbinden soll, ist es erwünscht, eine Folie aus Zirkon oder Titan an einer geeigneten Stelle in der Einkapselung als ein Sauerstoff spender oder Stickstoffspender anzuordnen, so daß die Ober fläche des Verarbeitungsmaterials 141 und die Innenfläche der Einkapselung 142 sauber gehalten werden können.

Obgleich ein Paar von Metallfolien im überlappenden Zustand bei den dritten und sechsten bevorzugten Ausführungsformen zum Einsatz kommt, kann eine Metallfolie in gefaltetem Zu stand wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform oder eine Anzahl von Metallfolien verwendet werden, die sich über lappen und mit einer Lage aus Verarbeitungsmaterial abwech seln. Ferner ist es erwünscht, die Metallfolien in einem Behälter in geeigneter Gestalt in dem Fall vorzuformen, daß das Verarbeitungsmaterial eine große Dicke hat, und wenn im eingespannten Zustand leicht Runzeln an der Metallfolie in einem solchen Maße auftreten können, daß der Schweißvorgang verschwindet. Das Vorformen der Metallfolien ist auch in dem Fall erwünscht, wenn das Verarbeitungsmaterial einer HIP- Behandlung in Pulverform anstelle eines kompaktierten Grün lings unterworfen wird.

Fig. 11 zeigt einen dieser Anwendungsfälle, bei dem ein schei benähnliches Verarbeitungsmaterial 151 in einer Metallfolie 152 mit einem Flanschabschnitt und einer Ausnehmung auf genommen ist. Das Verarbeitungsmaterial 151 ist dicht einge schlossen mittels einer Metallfolie 153 vorgesehen, die auf die Metallfolie 152 gelegt und an dem Flanschabschnitt des letzteren angeschweißt ist.

Wenn man gleichzeitig eine relativ große Anzahl von klein be messenen Materialien bearbeiten möchte, kann es im Hinblick auf die Effizienz zweckmäßig sein, eine Metallfolie 162 zu verwenden, die mit einer entsprechenden Anzahl von Ausneh mungen 161 versehen ist, um darin das Verarbeitungsmaterial aufzunehmen. Darüber wird eine Metallfolie 163 gelegt, und an den Umfangsabschnitten erfolgt eine Verschweißung mit der darunterliegenden Folie 162 mittels des Nahtschweißens wie bei der voranstehend erläuterten Ausführungsform der Ein kapselung in Form eines Beutels.

In Fig. 13 ist eine Vorrichtung gezeigt, die zur Durchfüh rung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Hierbei wird eine bewegliche Schweißmaschine der Laserbauart einge setzt. Gleiche oder ähnliche Teile wie in Fig. 3(4) sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung kann zur Vermeidung von Wiederholungen entfallen. In Fig. 13 wird die mit 171 bezeichnete Laserschweißmaschine von einem YAG-Lasergenerator 172 und einem Lichtfaserleiter 173 ge bildet, der ein Ende hat, das mit dem Ausgangsende des Laser generators 172 verbunden ist, und das mit einem Laserstrahl projektionsanschluß 174 am anderen Ende versehen ist.

Der Laserstrahlprojektionsanschluß 174 ist auf einer Bewe gungseinrichtung 175 zur Ausführung einer Bewegung längs ei ner Ebene im wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Me tallfolien 42 und 42 a gelagert. Die Bewegungseinrichtung 175 umfaßt eine Kugelspindel 176, ein Paar von Kugelgehäusen 176 a und 176 b, die mit den gegenüberliegenden Enden der Kugelum laufspindel 176 verbunden sind und die jeweils die Kugeln darin aufnehmen, und einen U-förmigen Rahmen 177, der die Kugelgehäuse 176 a und 176 b darauf trägt.

Der Laserstrahlprojektionsanschluß 174 ist auf einem Wagen oder Schlitten 178 angebracht, der mit der Kugelumlaufspin del 176 zusammenarbeitet und in Y-Y′-Richtung in Fig. 13 be wegbar ist. Durch Drehen der Kugeln bzw. Wälzkörper in den Wälzkörpergehäusen 176 a und 176 b auf dem Tragrahmen 177 wird der Laserstrahlprojektionsanschluß 174 des Lichtleitkabels ebenfalls in eine Richtung senkrecht zu der Fläche in Fig. 13 bewegt. Mit 179 ist ein Tisch zum Tragen der Klemmeinrichtung 43 bezeichnet, welche das Verarbeitungsmaterial 41 längs der einmündenden Metallfolien 42 und 42 a ergreift.

Der Laserstrahlprojektionsanschluß 174 bei der Vorrichtung wird mit Hilfe der Kugelumlaufspindel 176 und den Wälzkörper gehäusen 176 a und 176 b bewegt, wozu eine numerische Steu erung (nicht gezeigt) vorgesehen ist. Hierdurch können die Umfangsabschnitte der Metallfolien 42 und 42 a zur Bildung einer Einkapselung des darin befindlichen Verarbeitungsmate rials 41 mittels Überlappungsschweißen verbunden werden. Der Laserstrahl wird von dem YAG-Lasergenerator 172 erzeugt, der sich in einer Stelle entfernt von dem Verarbeitungsmaterial 41 befindet und der durch das Lichtleitkabel 173 zu dem Strahlprojektionsanschluß 174 geleitet wird, welcher den Laserstrahl auf die Metallfolien richtet.

Wenn ein Lichtleitkabel wie bei dieser bevorzugten Ausfüh rungsform zum Einsatz kommt, ist es möglich, nicht nur die Schweißvorrichtung in einer beweglichen Position einzubauen, sondern es kann erreicht werden, daß der Laserstrahl von einem einzigen Lasergenerator auf eine Mehrzahl von Schweiß köpfen verteilt werden kann. Abgesehen von der Auslegung der Bewegung des gewichtsmäßig leichten Laserstrahlprojek tionsanschlusses des Lichtleitkabels anstelle einer schweren Schweißmaschine oder einer Vorschubeinrichtung für ein Verarbeitungsmaterial läßt sich auf diese Weise eine einfach ausgelegte Bewegungseinrichtung mit einem einfa chen Aufbau bereitstellen, welche ermöglicht, daß die Kosten der Vorrichtung sich insgesamt gesehen reduzieren lassen und die Arbeiten sich mittels Roboter automatisie ren lassen.

In Fig. 14 ist eine Ausführungsvariante der Einkapselungs vorrichtung gezeigt, welche im wesentlichen mit der in Fig. 13 gezeigten abgesehen davon übereinstimmt, daß die Klemmeinrichtung 43, die das Verarbeitungsmaterial 41 und die Metallfolien 42 und 42 a hält, in einer Vakuumkammer 90 aufgenommen ist, die auf dem Tragtisch 177 vorgesehen ist, um das Verarbeitungsmaterial mittels der Laserschweißmaschi ne unter Vakuum einzukapseln.

Fig. 15 zeigt ein weiteres Beispiel der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei eine Elektronenstrahlschweißmaschine als eine Schweißeinrichtung zum Einsatz kommt. In Fig. 15 umfaßt die Elektronenstrahl schweißmaschine ein hohles Gehäuse 181 und eine Elektronen strahlerzeugungseinrichtung 190, die an dem Gehäuse 181 vorgesehen ist. Das Gehäuse 181 hat eine Vakuumkammer 182 in einem unteren Teil ihres Innenraums, welche über eine Evakuierungsleitung 185 evakuierbar ist, und welche derart angeordnet ist, daß ein eingekapseltes Verarbeitungsmaterial 183 (in einer Metallfolieneinkapselung) auf einem Vorschub tisch 184 abgestützt werden kann. Der Vorschubtisch 184 ist in eine Richtung bewegbar, die mit einem Pfeil in der Zeich nung dargestellt ist, sowie in Richtung senkrecht zu der Zeichenfläche. Im oberen Raum des Gehäuses 181 sind ein Betrachtungsteleskop 188, eine Sammellinse 187 und eine Ab lenkspule 186 untergebracht. Andererseits hat die Elektronen strahlerzeugungseinrichtung 190 eine Kathode 191, eine Anode 193 und ein Gitter 192 an der Mündung, um einen Elektronen strahl 194 zu erzeugen. Beim Arbeiten der Vorrichtung, die in Fig. 15 gezeigt ist, wird ein Bearbeitungsmaterial 183 auf den Tisch 184 gelegt, und anschließend erfolgt eine Eva kuierung der Vakuumkammer 182 mittels der Vakuumpumpe. Zu diesem Zeitpunkt bleibt das Vakuum in der Kammer 182 norma lerweise in der Größenordnung von höher als 10^-4 Torr. Dann wird der Elektronenstrahl 194 von der Elektronenstrahlerzeu gungseinrichtung 190 auf das Material 183 in der Vakuumkam mer 182 über ein Fenster 195 geschossen, um die das Material 193 umgebenden Metallfolien zu verschweißen. Während man durch das Betrachtungsteleskop 188 blickt, läßt sich die Schweiß stelle mit Hilfe des Vorschubtisches 184 grob einstellen und mittels der Ablenkspule 186 fein einstellen.

Bei den voranstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungs formen umfaßt das Verarbeitungsmaterial für die HIP-Behand lung beispielsweise einen Grünling aus keramischem Pulver, wie Aluminiumoxid, teilweise stabilisiertem Zirkonoxid, Ba riumtitanat, Zinkoxid, Molybdändisulfid o.dgl., einen Grün ling eines Metallpulvers mit hohem Schmelzpunkt, wie Molyb dän, Wolfram o. dgl., einen Grünling aus Pulver aus interme tallischen Verbindungen wie Ti-Al, Ni-Al o.dgl. oder zwei oder mehr überlappende Platten oder Flächenstücke unterschied licher Metalle oder eine Metallplatte oder Keramikplatte oder ein Flächenstück mit einer mittels Schmelzsprühen aufgebrach ten Keramikmasse oder eine Metallschicht.

Beim WIP-Behandlungsverfahren umfaßt das Bearbeitungsmate rial beispielsweise ein Polymermaterial oder einen Grünling aus einem Polymerpulver, wie Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht, Polyamid (Nylon), Cellulose o. dgl. oder ein Material, das eine WIP-Temperatur von kleiner als 300°C hat.

Nachstehend wird die Erfindung insbesondere anhand von be vorzugten Beispielen nach der Erfindung und Vergleichs beispielen erläutert.

Beispiel 1

Wie in den Fig. 1(1) bis 1(3) gezeigt ist, wurde ein Verar beitungsmaterial gemäß den folgenden Schritten eingekapselt.

1) Keramikpulver auf Aluminiumoxidbasis wurde in eine Kautschukform eingebracht und mittels eines Druckes von etwa 1500 bar 1 Minute lang ausgeformt, so daß man einen Grünling mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Höhe von 100 mm erhält.
2) Der Grünling, den man von der CIP-Behandlung er hielt, wurde in eine rostfreie Stahlfolie von 100, 200 oder 300 µm eingewickelt und abgesehen von einem Teil wurden die sich überlappenden Folienteile dadurch verschweißt, daß eine Saumschweißmaschine längs den geraden Linien verfahren wurde.
3) Eine Leitung bzw. ein Rohr, die mit einer Vakuum pumpe verbunden ist, wurde durch eine Evakuierungsöffnung in dem nichtverschweißten Teil eingeführt und die Vakuumpumpe wurde in Betrieb genommen, um die Gase aus dem Metallfolien beutel (der das Verarbeitungsmaterial mit einer BN-Beschich tung darauf als ein Trennmittel enthält) abgezogen.
4) Während des Betriebs der Vakuumpumpe wurde die Evakuierungsöffnung mittels Schweißen dicht verschlossen.
5) Das Material in der so gebildeten Metallfolien einkapselung wurde in einer HIP-Behandlungsvorrichtung unter den Bedingungen gemäß den folgenden Wärmebehandlungseinzel heiten behandelt. 1250°C×2000 bar×1h.
6) Nach der HIP-Behandlung wurde die Metallfolien einkapselung unter Verwendung einer Schere aufgeschnitten, um das ausgeformte Erzeugnis zu entnehmen.

Die Metallfolie mit der jeweiligen Dicke führte zu einem Er zeugnis, das üblichen entsprechenden Teilen hinsichtlich der Dichte und anderen Eigenschaften äquivalent ist.

Beispiel 2

Wie in den Fig. 2(1) bis 2(3) gezeigt ist, wurde ein Verar beitungsmaterial mit den folgenden Schritten eingekapselt.

1) Polytetrafluorethylen (nachstehend einfach als "PTFE" bezeichnet) wurde durch das isostatische Kaltpressen geformt, so daß man einen Grünling mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Höhe von 100 mm erhielt.
2) Der gemäß dem CIP-Verfahren gebildete Grünling wurde zwischen Aluminiumfolien mit einer Dicke von 50 µm gelegt und die Endabschnitte der Aluminiumfolien wurden unter Verwendung der Klemmbacke fixiert.
3) Die Einkapselungsaluminiumfolien und die Klemm backe wurden in eine Vakuumkammer für das Elektronenstrahl schweißen gebracht und dort fixiert (nachstehend als "EBW" bezeichnet).
4) Die Aluminiumfolien wurden durch EBW nach der Vorbehandlung der Vakuumkammer auf eine Temperatur von 150°C und einem ausreichenden Vakuum dicht verschlossen.
5) Das so in die Aluminiumfolien eingekapselte Material wurde in einer HIP-Vorrichtung unter den Bedingungen basierend auf dem nachstehend angegebenen Wärmebehandlungs muster behandelt. 370°C×etwa 1000 bar×3 h.
6) Nach der HIP-Behandlung wurde die Einkapselung unter Verwendung einer Schere durchgetrennt, um das aus geformte Erzeugnis zu entnehmen. Das Erzeugnis war frei von Hohlräumen, die bei der CIP-Behandlung vorhanden waren, das Erzeugnis hatte eine Dichte, die äquivalent oder größer als jene bei üblichen Teilen (Sintererzeugnisse) ist.

Beispiel 3

1) Ti-Al-Pulver (Ti=61%) wurde in eine Kautschukform eingebracht und mittels isostatischem Kaltpressen unter Aufrechterhaltung eines Drucks von etwa 1000 bar während 3 Minuten ausgeformt, so daß man einen Grünling mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Höhe von 100 mm erhält.
2) Der nach dem CIP-Verfahren ausgeformte Grünling wurde in rostfreie Stahlfolien mit einer Dicke von 100 µm nach dem Aufbringen eines Keramikpapiers um den Körper, um ein Haften der rostfreien Stahlfolien an dem gemäß dem CIP- Verfahren ausgeformten Körper aus Ti-Al zu verhindern, ein gewickelt, um insbesondere die Entfernung der Einkapselung nach einer HIP-Behandlung zu erleichtern.
3) Das Einkapselungsmaterial wurde mit Hilfe der Klemmbacke wie bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform fixiert und es wurde fest in einer Vakuumkammer für EBW ange bracht.
4) Der Einkapselungsteil wurde mit Hilfe von EBW nach einer Vorkonditionierung der Vakuumkammer auf 400°C und ein ausreichendes Vakuum dicht verschlossen.
5) Das so in die rostfreien Stahlfolien eingekapselte Material wurde in einer HIP-Vorrichtung unter den Verhältnis sen gemäß den folgenden Wärmebehandlungsbedingungen ausge formt: 1050°C×etwa 1500 bar×2 h.
6) Nach der HIP-Behandlung konnte das ausgeformte Erzeugnis leicht dadurch entnommen werden, daß die Einkapse lung unter Verwendung einer Schere aufgetrennt wurde. Das Erzeugnis haftete nicht an der Folie an und es trat keine Schmelzverbindung mit der Folie auf.

Beispiel 4

Die Klemmvorrichtung nach den Fig. 4(1) bis 4(3) kam bei diesem Beispiel zum Einsatz.

1) Pulver aus Polyethylen mit ultrahohem Molekular gewicht (das nachstehend der Einfachheit halber mit "UHMW-P" bezeichnet wird) wurde zu einem Grünling mit einem Durchmes ser von 60 mm und einer Dicke (t) von 5 mm mittels einer Formpresse geformt.
2) Der so ausgeformte Grünling wurde in einen Beutel aus einer Bleifolie mit einer Dicke von 100 µm eingebracht, und während der Endabschnitt des Beutels in einer Klemmbacke in ausreichendem Maße ergriffen war, wurde der Beutel mit tels des Lichtstrahlschweißens längs des Randes (Vorsprungs breite =2 mm) dicht verschlossen.
3) Das so in die Bleifolie eingekapselte Material wurde an einer HIP-Vorrichtung unter den Bedingungen gemäß den folgenden Wärmebehandlungseinzelheiten ausgeformt. Erwärmen auf 160°C, etwa 1000 bar×30 min.
4) Nach der HIP-Behandlung wurde das ausgeformte Erzeugnis dadurch entnommen, daß unter Verwendung einer Schere die Einkapselung durchgetrennt wurde. Das Erzeugnis war frei von Hohlräumen, die noch bei der CIP-Behandlung vorhanden waren, die Erzeugnisse hatten eine Dichte, die äquivalent oder größer als jene bei üblichen entsprechen den Teilen (Kompressionsformen) waren.

Es waren folgende Schweißbedingungen gegeben.
Lampeneingang für den Lichtstrahl: 80 A
Schweißgeschwindigkeit: 800 mm/min,
Argongasdurchsatz: 20 l/min.

Beispiel 5

Die Klemmeinrichtung nach den Fig. 4(1) bis 4(3) wurde bei diesem Beispiel verwendet.

1) Es wurde ein Grünling aus Polyamid (Nylon 6), ein im Handel erhältliches Erzeugnis mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Höhe von 100 mm zubereitet.
2) Der Grünling wurde in eine Einkapselung aus einer Bleifolie mit einer Dicke von 100 µm eingebracht.
3) Die Einkapselung wurde an einer Klemmbacke sicher mit einer Vorsprungsbreite von 2 mm fixiert.
4) Der Endabschnitt der Einkapselung, der mittels der Klemmbacke festgelegt ist, wurde mittels des Licht strahlschweißens dicht verschlossen.
5) Die Einkapselung wurde einer Formungsbehandlung in einer WIP-Vorrichtung unter den Bedingungen 120°C×100 bar×1 h unterzogen.
6) Nach der WIP-Behandlung wurde das ausgeformte Erzeugnis dadurch entnommen, daß die Einkapselung unter Ver wendung einer Schere aufgeschnitten wurde. Eine Zugfestig keitsprüfung ergab, daß das ausgeformte Erzeugnis eine Zug festigkeit von 7063,2 N/cm² (720 kgf/cm²), d. h. eine 10%ige Erhöhung gegenüber dem Wert vor der WIP-Behandlung, d. h. größer als die Zugfestigkeit des Grünlings (ein üblicher weise im Handel erhältliches Erzeugnis) hatte, die sich auf 6376,5 N/cm² (650 kgf/cm²) belief.

Es wurden folgende Schweißbedingungen angewandt.
Lampeneingang für den Lichtstrahl: 80 A
Schweißgeschwindigkeit: 600 mm/min
Argongasdurchsatz: 20 l/min

Beispiel 6

Die Vorrichtung nach Fig. 4(4) kam zum Einsatz.

1) Cellulosepulver wurde in einer CIP-Vorrichtung zu einem Grünling mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Höhe von 80 mm geformt.
2) Der Grünling wurde in einen Beutel aus einer Bleifolie mit einer Dicke von 100 µm eingebracht, und der Beutel mit einer mittels Schweißen dicht zu verschließen den Öffnung wurde in Verbindung mit einer Klemmbacke in einer Kammer fixiert, die durch ein transparentes Quarzglas flächenstück geschlossen war.
3) Während der Aufrechterhaltung des Vakuums in der Kammer und des Haltens der Einkapselung wurde der Licht strahl über das transparente Quarzglasflächenstück dann abgegeben, wenn das Vakuum eine Größe von 10^-2 Torr erreicht hatte.
4) Der Beutel wurde mittels Lichtstrahlschweißen dicht verschlossen, wobei der Klemmbackentragtisch in der Kammer mit einer Geschwindigkeit von 800 mm/min bewegt wurde.
5) Das so eingekapselte Material wurde in einer HIP- Vorrichtung unter den folgenden Bedingungen geformt. 230°C×2000 bar×10 Minuten.
6) Nach der HIP-Behandlung wurde die Bleifolie ent fernt, um das ausgeformte Erzeugnis zu entnehmen. Das Erzeug nis war frei von Hohlräumen, die zum Zeitpunkt des Formungs verfahrens CIP vorhanden waren. Das Erzeugnis hatte eine ver besserte Dichte. Es wurden folgende Schweißbedingungen an gewandt. Lampeneingang für den Lichtstrahl: 100 A
Schweißgeschwindigkeit: 800 mm/min

Beispiel 7

Die Einkapselung erfolgte mit Hilfe der in Fig. 4(4) gezeig ten Vorrichtung unter Verwendung der Klemmeinrichtung nach den Fig. 6(1) bis 6(3).

1) Ein Keramikpulver auf Aluminiumoxidbasis wurde unter Verwendung einer CIP-Vorrichtung und Anwendung eines Drucks von etwa 1500 bar während 1 Minute geformt, um einen Grünling mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Höhe von 100 mm zu erhalten.
2) Der so mittels CIP geformte Grünling wurde in einen Beutel aus einer rostfreien Stahlfolie mit einer Dicke von 100 µm eingebracht, und der Beutel wurde mittels gleichzeitigem Schmelzen und Schweißschneiden der überlap penden Folienteile dicht verschlossen, die in einer Kupfer klemmspanneinrichtung ergriffen waren.

Das gleichzeitige Schmelzen und Schneiden und der Schweiß vorgang an wenigstens dem Schweißabschnitt erfolgten in einer Kammer. Insbesondere wurden die Einkapselung und die Klemm einrichtung in die Kammer eingebracht, und das Vakuum wurde auf 10^-2 Torr erhöht, um die Kammer und die Einkapselung un ter Vakuum zu halten. Der Lichtstrahl wurde dann über das transparente Quarzglasflächenstück projiziert, um die Me tallfolie zu verschweißen, während automatisch ein Weiter transport mit Hilfe der Klemmspanneinrichtung erfolgte.

Die Spaltbreite belief sich auf 4 mm, der Lampeneingang für den Lichtstrahl belief sich auf 120 A und die Schweißgeschwin digkeit belief sich auf 500 mm/min.

3) Das so in die rostfreie Stahlfolie eingekapselte Material wurde an einer HIP-Vorrichtung unter den Bedin gungen gemäß den folgenden Wärmebehandlungseinzelheiten ausgeformt. 1250°C×2000 bar×1 h.
4) Nach der HIP-Behandlung wurde das so ausgeformte Erzeugnis dadurch entnommen, daß die Einkapselung mittels einer Schere durchgetrennt wurde. Das Erzeugnis war selbst verständlich frei von Hohlräumen, die bei der CIP Formgebung vorhanden waren, und es hatte Eigenschaften, welche ver gleichbar mit jenen von üblichen Teilen, insbesondere im Hinblick auf die Dichte und Festigkeit sind.

Beispiel 8

Die Einkapselung erfolgte mit Hilfe der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung unter Verwendung der Klemmspanneinrichtung nach den Fig. 7(1) und 7(2).

1) Pulver eines keramischen Stoffes auf Zirkontita natbasis wurde zu einem Grünling mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Abmessung (t) von etwa 5 mm mit Hilfe einer Formpresse geformt.
2) Der Grünling wurde zwischen rostfreien Stahlfolien mit einer Dicke von 100 µm gelegt und mittels einer Klemm einrichtung der Magnetbauart an einer Stelle etwa 25 mm von dem Umfang des Grünlings (oder an einer Stelle von 80 mm Durchmesser) ergriffen, wie dies in den Fig. 7(1) und 7(2) gezeigt ist.

BN-Pulver wurde zwischen dem Grünling und den rostfreien Stahlfolien aufgebracht, um eine Reaktion zwischen dem kera mischen Werkstoff und der rostfreien Stahlfolie zu verhindern.

3) Die Klemm- und Spanneinrichtung wurde auf einem Drehtisch angebracht, und die Folien wurden mittels Licht strahlschweißens längs des Schlitzabschnittes geschweißt.
4) Das so eingekapselte Material wurde in einer HIP- Vorrichtung unter den folgenden Bedingungen ausgeformt. 1050°C×1000 bar×1 h.
5) Nach der HIP-Behandlung wurde die rostfreie Stahl folie zur Entnahme des geformten Erzeugnisses entfernt. Das Erzeugnis wurde in ausreichendem Maße gesintert und hatte eine Dichte, die vergleichbar oder größer als jene von üblichen HIP-Erzeugnissen ohne Einkapselung war.

Das Schweißen erfolgte mit einem Lampeneingang von 140 A und mit einer Schweißgeschwindigkeit von 50 mm/min.

Beispiel 9

Die Einkapselung erfolgte entsprechend den Fig. 3(1) bis 3(4) oder mit Hilfe folgender Schritte.

1) Ein Ni-Al-intermetallisches Verbindungspulver (mit einer Teilchengröße von kleiner als 44 µm) wurde zu ei nem Grünling mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Ab messung (t) von 3 mm mit Hilfe einer Formpresse geformt.
2) Der Grünling wurde zwischen rostfreien Stahlfolien (SUS 304) mit einer Dicke von 100 µm gelegt, die dann in innigem Kontakt miteinander unter Verwendung einer Klemmein richtung der Magnetbauart entsprechend den Fig. 7(1) und 7(2) gehalten wurden. Die Spaltbreite zwischen den überlap penden, rostfreien Stahlfolien belief sich auf maximal etwa 5 mm.
3) Die rostfreien Stahlfolien wurden an einer Stelle etwa 25 mm von dem Umfangsrand des Grünlings (an einer Stelle von etwa 80 mm Durchmesser) mittels des Lichtstrahlschweißens zur Bildung einer Einkapselung überlappungsgeschweißt.
4) Während der Ausbildung einer Dichtung mittels des Schweißens wurden die rostfreien Stahlfolienteile, die etwas außerhalb der Schweißnaht lagen, mittels Schmelz schneiden entfernt. Somit erhielt man eine kreisförmige, scheibenähnliche Einkapselung.
5) Der so eingekapselte Grünling wurde in eine Position auf einer HIP-Vorrichtung gebracht und einer HIP- Behandlung unter den Bedingungen von 1300°C×1000 bar×2 h unterzogen. Nach der HIP-Behandlung wurde das bearbeitete Erzeugnis dadurch entnommen, daß die Endabschnitte der Ein kapselung mittels Blechscheren durchgetrennt und die rost freien Stahlfolien entfernt wurden, die an dem Material haf teten. Es hat sich aufgrund einer Dichtenmessung bestätigt, daß das Verarbeitungsmaterial auf die lichte Dichte gesintert wurde. Das Sintern hatte eine gleichmäßige Kontraktion und man erhielt extrem wellenfreie Oberflächen, abgesehen von einer linearen Markierung, die auf einem Oberflächenteil zurück blieb, das in Kontakt mit dem überlappenden rost freien Stahlfolienrand war.

Beispiel 10

Die Einkapselung erfolgte nach Maßgabe der in Fig. 3(1) bis 3(3) gezeigten Schritte und dann kam die Vorrichtung nach Fig. 14 zum Einsatz.

1) Econol-Harzpulver wurde zu einem Grünling mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Dicke von etwa 5 mm mit Hilfe einer Formpresse geformt.
2) Der Grünling wurde zwischen Aluminiumfolien mit einer Dicke von 50 µm gelegt, und die überlappenden Alumi niumfolien um den Grünling wurden in innigem Kontakt mit einander mit Hilfe einer Klemmeinrichtung der Magnetbauart gehalten. Die Spaltbreite zwischen den überlappenden Alumi niumfolien belief sich maximal auf etwa 0,5 µm.
3) Die Einkapselung, die in der Klemmeinrichtung ergriffen war, wurde in eine Vakuumkammer gebracht, und anschließend erfolgte eine Evakuierung mit dieser Vakuum pumpe (auf ein Vakuum von etwa 10^-2 Torr).
4) Die gesamte Vakuumkammer führte eine Umlaufbe wegung auf einer Positioniereinrichtung in Form eines Dreh tisches aus, während ein Überlappungsschweißen der Folien durch Einwirkung eines YAG-Laserstrahls über ein Quarzfenster vorgenommen wurde.

Der YAG-Laserstrahl war ein Impulslaserstrahl und unter Berücksichtigung der Strahlreflexionen auf der Aluminiumfolie und der Wärmeverteilung durch Wärmeleitung erfolgte der Schweiß vorgang mit einer Strahlintensität von 60 W und einer Geschwin digkeit von 1 cm/s.

5) Nach dem Schweißen wurde die Einkapselung aus der Vakuumkammer entnommen und in eine HIP-Vorrichtung zu einer HIP-Behandlung unter den Bedingungen von 360°C und 1500 bar während 1 Stunde gebracht. Nach der HIP-Behandlung wurden die Aluminiumfolien mit Hilfe von üblichen Scheren durchge trennt, um das gesinterte Erzeugnis zu entnehmen.
6) Das Sintererzeugnis wurde zur Untersuchung des Gefüges mittels eines Abtastelektronenmikroskops in Stücke gebrochen, und es bestätigte sich, daß das Erzeugnis eine dichte Sinterstruktur frei von Hohlräumen hatte.

Beispiel 11

Die Einkapselung erfolgte gemäß den Schritten nach den Fig. 8(1) bis 8(3).

1) Eine hüllenähnliche Einkapselung mit einer Breite von 80 mm und einer Länge von 150 mm wurde aus einer rost freien Stahlfolie (SUS 304) mit einer Dicke von 100 µm unter Verwendung einer Lichtstrahlschweißmaschine gebildet.
2) Aluminiumoxidpulver AL-160SG (Warenzeichen von Showa Keikinzoku Co. Ltd.) wurde zu einem plattenähnlichen Grünling mit Abmessungen von 30 mm×50 mm×5 mm mit Hilfe einer Formpresse geformt, und die gesamte Oberfläche wurde mit BN-Pulver beschichtet.
3) Der so erhaltene Grünling wurde in die Einkapse lung eingebracht und ein Kupferevakuierungsrohr mit einem Außendurchmesser von 10 mm und einem Innendurchmesser von 8 mm wurde in die Öffnung der Einkapselung eingeführt, und es erfolgte eine hermetische dicht geschlossene Verbindung mit dem letzteren unter Verwendung eines Klebers der Epoxid harzgruppe.
4) Nach der Verfestigung und Erstarrung des Klebers wurde an das Rohr eine Vakuumpumpleitung angeschlossen und die Gase aus der Einkapselung wurden abgezogen, bis man ein Vakuum von 10^-2 Torr erreicht hatte. Dann wurden die über lappenden Folien mit Hilfe einer Lichtstrahlschweißmaschine überlappungsgeschweißt, während die Folien nach Fig. 8(3) eingeklemmt waren und ein gleichzeitiges Schmelz-Schneiden der Metallfolien auf der Seite des Evakuierungsrohrs vorge nommen wurde.
5) Der so in die evakuierte Einkapselung dicht ein geschlossene Grünling wurde in eine HIP-Vorrichtung für eine HIP-Behandlung unter den Bedingungen von 1350°C×1500 bar×1 h gebracht.
6) Nach der HIP-Behandlung wurde das gesinterte Alu miniumoxid dadurch entnommen, daß die Einkapselung unter Verwendung einer Blechschere aufgetrennt wurde. Es hat sich bestätigt, daß das Aluminiumoxid auf 3,89 g/cm² verdichtet wurde und eine Schrumpfung auf etwa 23,5 mm×43 mm×4,2 mm auf im wesentlichen die gleiche Weise auftrat.

Beispiel 12

1) Ultrahartes Pulver wurde zu einem Grünling mit Ringform mit einem Außendurchmesser von 250 mm, einem In nendurchmesser von 8,5 mm und einer Dicke von 6 mm mittels einer CIP-Vorrichtung unter Anwendung von 1000 bar 1 Minute lang geformt.
2) Der so ausgeformte Grünling wurde mit Keramikpa pier bedeckt, und nach dem Auflegen von fünf Titanfolien mit Abmessungen von 30 mm×30 mm×0,1 mm (t) auf die äußeren Seiten wurde die Anordnung in eine rostfreie Stahlfolie mit einer Dicke von 100 µm eingewickelt. Die Titanfolien wurden eingesetzt, um Sauerstoffgas abzuführen, das bei der Ab sorption von Gasen bei der HIP-Formungsstufe auftreten könnte.
3) Die überlappenden Folienteile, die in einer Kupferklemmspanneinrichtung sicher ergriffen waren, wurden durch gleichzeitiges Schmelzen und Schneiden der Folie mit tels Überlappung geschweißt. Der Vorgang des gleichzeitigen Schweißens und Schmelz-Schneidens bei dem abschließend zu verschließenden Teil erfolgte in einer Kammer.

Die erhaltene Kapsel und die Kupferklemmeinrichtung wurden in eine Kammer gebracht, die auf ein Vakuum von 10^-2 Torr evakuiert war und die Kammer und die Einkapselung wurde in diesem Vakuumzustand belassen. Dann wurde ein Lichtstrahl über ein transparentes Quarzglasflächenstück projiziert, um die Metallfolien an der Klemm- und Spanneinrichtung zu verschweißen, welche automatisch zugeführt wurden.

4) Der so in die rostfreie Stahlfolie eingekapselte Grünling wurde in einer HIP-Vorrichtung unter den folgenden Bedingungen von Wärmebehandlungseinzelheiten ausgeformt. 1300°C×1000 bar×1 h.
5) Nach der HIP-Behandlung wurde das gesinterte Er zeugnis dadurch entnommen, daß die Einkapselung mittels einer Schere aufgeschnitten wurden. Es hat sich bestätigt, daß das Sintererzeugnis im Hinblick auf die Eigenschaften, wie die Dichte und Festigkeit, gleichwertig zu üblichen ent sprechenden Teilen war.

Beispiel 13

1) Polytetrafluorethylen (nachstehend bezeichnet mit "PTFE") wurde mittels isostatischem Kaltpressen geformt, um einen Grünling mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Höhe von 100 m zu erhalten.
2) Der so mittels CIP erhaltene Grünling wurde in eine Aluminiumfolie mit einer Dicke von 100 µm zusammen mit einer Titanfolie mit Abmessungen von 30 mm×30 mm×0,1 mm (t) eingewickelt.
3) Die Aluminiumfolieneinkapselung wurde durch YAG- Schweißen unter Vakuum (bei Raumtemperatur) dicht verschlossen.
4) Der so in die Aluminiumfolie eingekapselte Grün ling wurde mittels einer HIP-Vorrichtung unter den Bedin gungen gemäß folgenden Temperaturkriterien ausgeformt. 370°C×1000 bar×3 h.
5) Nach der HIP-Behandlung wurde das Erzeugnis da durch entnommen, daß die Einkapselung mit Hilfe einer Schere aufgeschnitten wurde. Das Erzeugnis war frei von Hohlräumen, die noch in der Stufe der CIP-Formgebung vorhanden waren, und die Dichte war gleichwertig oder besser als bei üblichen entsprechenden Teilen. Das Einsetzen einer Titanfolie in die Einkapselung trug zur Luftabführung, zur Feuchtigkeitsab sorption und zur Adsorption von Gasen bei, die in geringfü gigem Maße in der Einkapselung zurückblieben.

Vergleichsbeispiel 1

1) Ein Grünling wurde mittels CIP gemäß den Verfahrens weisen im Beispiel 2 ausgeformt und in eine Aluminiumfolie mit einer Dicke von 25 µm eingewickelt.
2) Die HIP-Prüfung erfolgte unter den selben Bedin gungen (im Hinblick auf drei Proben).
3) Nach der HIP-Behandlung wurde die Einkapselung zur Entnahme des Sintererzeugnisses entfernt.

Die Hohlräume, die bei der CIP-Formungsstufe vorhanden waren, blieben teilweise erhalten, so daß man nicht die gewünschte Verbesserung hinsichtlich der Dichte im Vergleich zu dem Bei spiel 2 erhielt.

An den Aluminiumfolien traten während des Transports im An schluß an die Einkapselung Beschädigungen auf, und in einigen Fällen mußte die Einkapselung vor der HIP-Behandlung vernich tet werden.

Sehr kleine Öffnungen wurden bei der SEM-Betrachtung der Alu miniumfolien mit einer Dicke von 25 µm festgestellt, so daß man davon ausgehen mußte, daß die Einkapselung nicht in ausreichendem Maße dicht verschlossen ist. Aluminiumfolien mit einer Dicke von 50 µm jedoch waren frei von sehr klei nen Öffnungen und es ergab sich keine Schwierigkeit im Hinblick auf die hermetische Abdichtung.

Vergleichsbeispiel 2

1) Ein Grünling wurde mittels CIP nach Maßgabe derselben Verfahrensweisen wie in Beispiel 1 ausgeformt und in eine rostfreie Stahlfolie mit einer Dicke von 400 µm ein gewickeit.
2) Gase in der Einkapselung wurden mittels des Vakuum pumpens in der Schweißstufe abgezogen. Die Metallfolie paßte sich aber nicht in ausreichendem Maße an die Kontur des Grün lings an. Daher ergab sich bei dem Erzeugnis eine ungleich mäßige Verformung während einer HIP-Behandlung, so daß man Dichtenunterschiede zwischen den verschiedenen Teilen des Sintererzeugnisses erhielt.

Da die Dicke der Folie in der Größenordnung von 400 µm lag, war es darüber hinaus schwierig, mit Hilfe von Blechscheren o. dgl. die Einkapselung aufzutrennen. Es nahm beträchtliche Zeit in Anspruch, um die Einkapselung mittels einer Schneid maschine zu entfernen.

Obgleich die Erfindung voranstehend anhand von bevorzugten Ausführungsformen und Beispielen beschrieben und erläutert wurde, ist natürlich das Verfahren nach der Erfindung nicht auf die beschriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Er findungsgedanken zu verlassen.

Claims

1. Verfahren zum Einkapseln eines Materials, das mittels des isostatischen Warmpressens oder des isostatischen Heiß pressens zu bearbeiten ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Umhüllen eines Verarbeitungsmaterials in Form eines losen oder kompaktierten Pulvers mit einer Metallfolie mit einer Dicke von 30 µm bis 300 µm, und
b) Verschweißen der darüberliegenden und darunterlie genden Metallfolienteile zum Einkapseln des Materials in die Metallfolie in einem dicht abgeschlossenen Zustand.

2. Verfahren zum Einkapseln eines Materials, das mittels des isostatischen Warmpressens oder des isostatischen Heiß pressens zu bearbeiten ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Umhüllen eines Verarbeitungsmaterials in Form eines losen oder kompaktierten Pulvers mit einer Metallfolie mit einer Dicke von 30 µm bis 300 µm, und
b) Verschweißen der darüberliegenden und darunter liegenden Metallfolienteile in einer Inertgasatmosphäre zur Einkapselung des Materials in die Metallfolie in abge dichtetem Zustand.

3. Verfahren zum Einkapseln eines Materials, das mittels des isostatischen Warmpressens oder des isostatischen Heiß pressens zu bearbeiten ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Umhüllen eines Bearbeitungsmaterials in Form eines losen oder kompaktierten Pulvers mit einer Metall folie mit einer Dicke von 30 µm bis 300 µm,
b) Einbringen des Verarbeitungsmaterials und der umgebenden Metallfolie in eine Kammer mit einem Fenster,
c) Evakuieren der Gase aus der Kammer mittels Vakuumpumpen, und
d) Verschweißen der darüberliegenden und darunter liegenden Metallfolienteile mittels eines Strahls, der durch das Fenster gerichtet wird, um das Verarbeitungsma terial in der Metallfolie in einem dichten Zustand einzu kapseln.

4. Verfahren zum Einkapseln eines Materials, das mit tels des isostatischen Warmpressens oder des isostatischen Heißpressens zu bearbeiten ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Umhüllen eines Verarbeitungsmaterials in Form eines losen oder kompaktierten Pulvers mit einer Metall folie mit einer Dicke von 30 µm bis 300 µm,
b) Halten der darüberliegenden und darunterliegenden Metallfolienteile in innigem Kontakt miteinander derart, daß eine Spaltbreite zwischen den Metallfolienteilen von kleiner als 1/10 der Dicke der Metallfolie vorhanden ist, und
c) Verschweißen der in innigem Kontakt miteinander stehenden Metallfolienteile zur Einkapselung des Verarbei tungsmaterials in der Metallfolie in dicht abgeschlossenem Zustand.

5. Verfahren zum Einkapseln eines Materials, das mittels des isostatischen Warmpressens oder des isostatischen Heiß pressens zu bearbeiten ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Einhüllen eines Verarbeitungsmaterials in Form eines losen oder kompaktierten Pulvers in eine beutelähn liche Metallfolie, die eine Dicke von 30 µm bis 300 µm hat,
b) Einführen einer Evakuierungsleitung in eine Öff nung der beutelähnlichen Metallfolie und hermetisches dichtes Verschließen der Öffnung an der Leitung,
c) Evakuieren der Gase aus der beutelähnlichen Metall folie mit Hilfe des Vakuumpumpens über die Evakuierungslei tung, und
d) Verschweißen der Metallfolie längs einer Linie zwischen dem Verarbeitungsmaterial und der Evakuierungslei tung mittels Überlappen, um das Verarbeitungsmaterial in der Metallfolie in einem dicht verschlossenen Zustand einzukap seln.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der beutelähnlichen Metallfolie durch eine Haftverbindung der Metallfolie mit der Evakuierungsleitung unter Verwendung eines Klebers hermetisch dicht verschlossen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verarbeitungsmaterial in die Me tallfolie unter Zwischenlage einer Überzugsschicht aus unge sintertem, keramischem Werkstoff eingehüllt ist, die zwischen dem Verarbeitungsmaterial und der Metallfolie angeordnet ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verarbeitungsmaterial mit Keramik papier vor der Einhüllung in die Metallfolie bedeckt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verarbeitungsmaterial in der Me tallfolie zusammen mit einer Zirkonfolie eingehüllt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verarbeitungsmaterial in die Me tallfolie zusammen mit einer Titanfolie eingehüllt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie ein schalenähnliches Teil mit wenigstens einer Ausnehmung zur Aufnahme des Verarbei tungsmaterials und ein ebenes Verschlußteil aufweist.

12. Vorrichtung zum Einkapseln eines Materials, das mittels des isostatischen Warmpressens oder isostatischen Heißpressens zu bearbeiten ist, gekennzeichnet durch folgende Kombination:

a) eine Klemmeinrichtung (5, 105 . . .), welche die darüberliegenden und darunterliegenden Teile der als Ver arbeitungsmaterial umhüllenden Metallfolie in innigem Kontakt hält,
b) eine Einrichtung (82 . . .) zum Verschweißen der Me tallfolienteile mit einem Strahl, der in eine Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche der Metallfolie gerichtet ist, und
c) eine Bewegungseinrichtung (50 . . .), welche ent weder mit der Schweißeinrichtung oder mit der Metallfolie verbunden ist, um die Schweißeinrichtung oder die Metallfolie in einer Ebene im wesentlichen parallel zur Oberfläche der Metallfolie zu bewegen.

13. Vorrichtung zum Einkapseln eines Materials, das mit tels des isostatischen Warmpressens oder des isostatischen Heißpressens zu bearbeiten ist, gekennzeichnet durch die folgende Kombination:

a) eine Klemmeinrichtung (5, 105 . . .), welche die darüberliegenden und darunterliegenden Teile der Metallfolie, die ein Verarbeitungsmaterial einhüllt, in innigem Kontakt hält,
b) eine Vakuumkammer (90), die ein Gehäuse zur Aufnahme der Klemmeinrichtung (5, 105 . . .) hat und mit einem Fenster versehen ist,
c) eine Schweißeinrichtung (82 . . .), welche außer halb der Vakuumkammer (90 . . .) angeordnet ist und derart ausgelegt ist, daß die Metallfolienteile verschweißt wer den und daß ein Strahl durch das Fenster in die Vakuum kammer in eine Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche der Metallfolie gerichtet wird, und
d) eine Bewegungseinrichtung (50, . . .), welche ent weder mit der Schweißeinrichtung (82, . . .) oder der Metall folie verbunden ist, um die Schweißeinrichtung oder die Metallfolie in einer Ebene im wesentlichen parallel zur Oberfläche der Metallfolie zu bewegen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schweißeinrichtung eine Lichtstrahlschweiß maschine ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schweißeinrichtung eine Laserstrahlschweiß maschine ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schweißeinrichtung eine Elektronenstrahl schweißmaschine ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn zeichnet, daß die Klemmeinrichtung eine Klemmeinrichtung der Magnetbauart ist, welche derart beschaffen ist, daß die Metallfolienteile mittels Magnetkraft gehalten sind.