EP0014975B1

EP0014975B1 - Process for manufacturing compressed bodies from metal powder

Info

Publication number: EP0014975B1
Application number: EP80100788A
Authority: EP
Inventors: Hans-Gunnar Larsson; Erik Westman
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1979-02-27
Filing date: 1980-02-16
Publication date: 1983-02-16
Also published as: EP0014975A1; SE7901734L; ATE2489T1; SE417580B; DE3061951D1; US4371396A; JPS55120499A; JPS646241B2

Abstract

A method for manufacturing billets intended to be subsequently machined into a desired shape by plastic deformation, as by rolling, includes the heating to a predetermined bonding temperature of powder grains enclosed in a capsule, and subjecting the capsule at the bonding temperature to a high pressure sufficient to bond the powder grains together to form a substantially solid body. The capsule is inserted at the bonding temperature into an over-sized forming cavity of a press which includes relatively movable punches, the capsule being completely surrounded within the press by a layer of heat-insulating and pressure-transmitting solid material, such as talc or the like. Thus, when the capsule is subjected to the high pressure upon operation of the press, such material serves as a pressure-transmitting medium through which pressure is applied completely against all sides of the capsule.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Preßlingen aus Pulver gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Preßlinge werden durch verformende Bearbeitung, wie Walzen oder Schmieden, in die gewünschten Formen und Abmessungen weiterverarbeitet. Bei dieser Weiterverarbeitung wird die Restporosität beseitigt, so daß man ein Material mit einer Dichte erhält, die praktisch gleich der theoretisch möglichen Dichte ist. Ein solches Verfahren ist bekannt aus der FR-A 2049 146.The invention relates to a process for the production of compacts from powder according to the preamble of claim 1. The compacts are further processed into the desired shapes and dimensions by shaping, such as rolling or forging. In this further processing, the residual porosity is eliminated, so that a material is obtained with a density that is practically equal to the theoretically possible density. Such a method is known from FR-A 2049 146.

Bei konventionellen schmelzmetallurgischen Verfahren nehmen die Schwierigkeiten, Gußblöcke mit homogener Zusammensetzung und ohne Seigerungen oder Poren im oberen Teil eines Gußblockes herzustellen, mit größeren Gehalten an Legierungszusätzen zu. Seigerungen enthaltende Teile müssen entfernt werden, was bedeutet, daß mit zunehmenden Legierungszusätzen die Materialausbeute sinkt und daß die Schwierigkeiten, überhaupt ein homogenes Material mit der gewünschten Zusammensetzung zu bekommen, zunehmen. Die schlechte Ausbeute aufgrund des hohen Schrottanfalls und des hohen Preises der verwendeten Legierungssubstanzen hat hohe Kosten und eine erhebliche Verteuerung des fertigen Materials zur Folge. In einem Artikel mit dem Titel « The Consolidation of Metal Powders by Hot Working within Sheaths » in der Druckschrift « Powder Metallurgy », 1958, Seiten 94 bis 103, beschreibt J. Williams verschiedene Verfahren zur Herstellung von Produkten aus Pulver. Preßlinge oder fertige Teile können direkt durch eine Reihe verschiedener Preßverfahren hergestellt werden. Das Pulver wird durch Zerstäubung eines flüssigen Metallstrahls gewonnen. Die hierdurch entstehenden Metalltröpfchen werden schnell abgekühlt und erhalten dadurch eine günstige, feine Struktur. Dieses Pulver wird in Kapseln eingeschlossen und mit hohem Druck nach verschiedenen Schmiede- oder Preßmethoden zu einem massiven Körper bei einer Temperatur verarbeitet, die so weit unter der Schmelztemperatur liegt, daß eine unerwünschte Strukturveränderung durch Kornwachstum soweit wie möglich vermieden wird. Hochqualitativer Werkzeugstahl und Superlegierungen wird kommerziell in großem Umfang durch isostatisches Heißpressen von pulvergefüllten Kapseln hergestellt, die in einem Druckofen zusammengepreßt und gleichzeitig zu einem praktisch vollkommen massiven Körper gesintert werden. Es werden auf diese Weise sowohl Walz- oder Schmiedepreßlinge als auch nahezu ihre endgültige Form besitzende Werkzeuge hergestellt. Es ist auch bekannt, mit Pulver gefüllte Kapseln zwischen Werkzeugen zu schmieden oder strangzupressen. In der genannten Druckschrift wird ausgeführt, daß Schmieden in einem geschlossenen Werkzeug zu keinen zufriedenstellenden Produkt führt. Der Grund hierfür besteht u. a. darin, daß die Blechhülle gefaltet wird, daß die äußeren Teile mit nach innen gerichteten Blechfalten entfernt werden müssen, wodurch ein bedeutender Materialverlust entsteht. Die Probleme machen sich besonders stark bemerkbar bei Preßlingen mit einem großen Hohen-Durchmesserverhältnis. Dies bedeutet, daß das in der Druckschrift beschriebene Verfahren, Pulver in Kapseln zu pressen, zur Herstellung von langen, zum Walzen geeigneten Preßlingen wenig geeignet ist. Ein weiterer Nachteil bei dem Pressen nach dem bekannten Verfahren besteht darin, daß das Pulver, das an der Kapselwand am dichtesten liegt, während des Einsetzens durch den Kontakt mit kälteren Werkzeugteilen abgekühlt wird, wodurch in Teilen des Pulvers die Temperatur unter die Bindungstemperatur sinkt, bevor Druck aufgebracht werden kann. Dieser Nachteil kann bis zu einem gewissen Grade durch Verwendung erwärmter Werkzeuge verhindert werden. Die Erwärmung der Werkzeuge hat jedoch den Nachteil, daß ihre Festigkeit herabgesetzt wird.In conventional melt metallurgical processes, the difficulties in producing ingots with a homogeneous composition and without segregations or pores in the upper part of a ingot increase with higher contents of alloy additives. Parts containing segregations have to be removed, which means that with increasing alloy additions the material yield decreases and the difficulties to get a homogeneous material with the desired composition at all increase. The poor yield due to the high amount of scrap and the high price of the alloy substances used results in high costs and a considerable increase in the cost of the finished material. In an article entitled "The Consolidation of Metal Powders by Hot Working within Sheaths" in the publication "Powder Metallurgy", 1958, pages 94 to 103, J. Williams describes various processes for producing products from powder. Compacts or finished parts can be made directly by a number of different pressing processes. The powder is obtained by atomizing a liquid jet of metal. The resulting metal droplets are quickly cooled, giving them a favorable, fine structure. This powder is enclosed in capsules and processed under high pressure using various forging or pressing methods to give a solid body at a temperature which is so far below the melting temperature that undesired structural changes due to grain growth are avoided as far as possible. High-quality tool steel and superalloys are commercially produced on a large scale by hot isostatic pressing of powder-filled capsules, which are compressed in a pressure furnace and at the same time sintered into a practically completely solid body. In this way, both rolled or forged compacts as well as tools that have almost their final shape are produced. It is also known to forge or extrude powder-filled capsules between tools. In the cited document it is stated that forging in a closed tool does not lead to a satisfactory product. The reason for this is a. in that the sheet metal envelope is folded, that the outer parts must be removed with the sheet metal folds facing inwards, which results in a significant loss of material. The problems are particularly noticeable with compacts with a large high diameter ratio. This means that the process described in the publication of pressing powder in capsules is not very suitable for the production of long pressed articles suitable for rolling. Another disadvantage of pressing according to the known method is that the powder which is closest to the capsule wall is cooled during use by contact with colder tool parts, causing the temperature in parts of the powder to drop below the binding temperature before Pressure can be applied. This disadvantage can be avoided to a certain extent by using heated tools. However, heating the tools has the disadvantage that their strength is reduced.

Das aus der FR-A 2049 146 bekannte Verfahren dient zum Pressen relativ kleiner Preßlinge, vorzugsweise solcher, die bereits im wesentlichen die Form des endgültigen Werkstückes haben. Das für einen Preßling bestimmte Pulver wird zunächst auf verschiedenen möglichen Wegen zu einem festen Körper vorgepreßt, der dann handhabbar ist und ohne Kapsel in einem nicht gasdicht verschließbaren Behälter in direktem Kontakt in ein Material eingebetet wird, das wärmeisolierende und druckübertragende Eigenschaften hat. Mittels dieses Behälters wird der Preßling zu einer mechanischen Presse befördert, in welcher der Pulverkörper mit dem ihm umgebenen Material gepreßt wird. Um den Zutritt unerwünschter Gase zu verhindern, läuft das gesamte Verfahren in einem mit Schutzgas gefüllten Raum ab.The method known from FR-A 2049 146 is used for pressing relatively small compacts, preferably those which already have essentially the shape of the final workpiece. The powder intended for a compact is first pressed into a solid body in various possible ways, which can then be handled and, without a capsule, is embedded in direct contact in a container which cannot be sealed in a gas-tight manner, in a material which has heat-insulating and pressure-transmitting properties. By means of this container, the compact is conveyed to a mechanical press, in which the powder body with the material surrounding it is pressed. In order to prevent the entry of undesired gases, the entire process takes place in a room filled with protective gas.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art in der Weise weiterzuentwickeln, daß mit ihm auch große Preßlinge auf wirtschaftliche Weise hergestellt werden können.The invention has for its object to further develop a method of the type mentioned in such a way that even large compacts can be produced economically with it.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.To achieve this object, a method is proposed according to the preamble of claim 1, which according to the invention has the features mentioned in the characterizing part of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.Advantageous developments of the method according to the invention are mentioned in the subclaims.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird zunächst eine Kapsel mit Pulver gefüllt und verschlossen. Diese Kapsel wird auf eine Temperatur erwärmt, die zwar eine Bindung ermöglicht, die jedoch so weit unterhalb der Schmelztemperatur liegt, daß die Strukturveränderung durch Kornwachstum bei der Handhabung und beim Pressen unbedeutend bleibt. Die erwärmte Kapsel wird in den Formraum einer Presse eingesetzt und mit einer Schicht aus Talk oder Pyrophyllit umgeben. Dieses Material ist gut wärmeisolierend und leicht verformbar, so daß es die aufgebrachten Druckkräfte derart überträgt, daß der Preßling auch bei großer Länge einem allseitigen Druck ausgesetzt wird. Talk und Pyrophyllit sind leicht verformbar und können beim Pressen verhältnismäßig leicht verteilt werden, damit sie einen radialen Druck auf die Kapsel ausüben. Man erreicht ein nahezu 'isostatisches Drucksystem. Talk ist ein außerordentlich vorteilhaftes Material, da es leicht zugänglich und billig ist und die notwendige Eigenschaft hat, auf die Kapsel beim Pressen isostatisch einzuwirken und einen radialen Druck in solcher Weise auszuüben, daß ein Falten des Kapselbleches verhindert wird. Talk hat auch die erforderliche wärmeisolierende Eigenschaft. Diese ist so gut, daß man einen Ausgleich der Temperatur in der Kapsel dadurch erreichen kann, daß man mit dem Pressen wartet, bis die Oberflächenschicht des in der Kapsel befindlichen Materials, die beim Einsetzen abgekühlt wird, durch Wärmetransport von den inneren Teilen der Kapsel her wieder erwärmt worden ist.In the method according to the invention, a capsule is first filled with powder and sealed. This capsule is heated to a temperature which allows binding, but which is so far below the melting temperature that the structural change due to grain growth remains insignificant during handling and pressing. The heated capsule is inserted into the mold space of a press and with surrounded by a layer of talc or pyrophyllite. This material is well heat-insulating and easily deformable, so that it transmits the applied compressive forces in such a way that the compact is exposed to all-round pressure even over great lengths. Talc and pyrophyllite are easily deformable and can be distributed relatively easily when pressed so that they exert radial pressure on the capsule. An almost isostatic pressure system is achieved. Talc is an extremely advantageous material because it is easily accessible and inexpensive and has the necessary property to act isostatically on the capsule during pressing and to exert a radial pressure in such a way that the capsule sheet is prevented from folding. Talc also has the required heat insulating properties. This is so good that the temperature in the capsule can be compensated by waiting for the pressing until the surface layer of the material in the capsule, which is cooled during insertion, is transported by heat from the inner parts of the capsule has been reheated.

Die Dicke der isolierenden und druckübertragenden Materialschicht wird so gewählt, daß die Außentemperatur des dicht an der Kapselwand liegenden Materials auf einem Wert gehalten werden kann, der die erforderliche Bindungstemperatur übersteigt, wenn die Kapsel dem kompaktierenden Druck ausgesetzt wird. Die Kapsel wird vorteilhaft zwischen zwei Stempeln in einem axial beweglichen Zylinder gepreßt, der während des Pressens frei beweglich ist, so daß eine Reibung an der Zylinderwand das Zusammenpressen so wenig wie möglich behindert.The thickness of the insulating and pressure-transmitting material layer is chosen so that the outside temperature of the material close to the capsule wall can be kept at a value which exceeds the required binding temperature when the capsule is exposed to the compacting pressure. The capsule is advantageously pressed between two punches in an axially movable cylinder which is freely movable during the pressing, so that friction on the cylinder wall impedes the pressing together as little as possible.

Das isolierende und kraftübertragende Material kann auf verschiedene Weise um die Kapsel angebracht werden. Es können Platten und rohrförmige Buchsen gefertigt werden, die beim Einsetzen der erwärmten Kapsel in die Presse um die Kapsel herum angebracht werden. Es ist auch möglich, die Kapsel auf eine Platte oder auf eine Schicht aus Pulver oder Körnern aus dem isolierenden und druckübertragenden Material zu stellen, den Zwischenraum zwischen der Kapsel und umgebendem Zylinder mit einem Pulver oder Körnern zu füllen und die Kapsel schließlich mit einer Platte oder einer Schicht aus Pulver oder Körnern zu bedecken. Im Hinblick auf das Einfüllen ist es zweckmäßig, ein Granulat aus Talk mit einer solchen Korngrößenverteilung zu verwenden, daß das Granulat leichtrinnend ist und sich zugleich mit einem hohen Füllungsgrad (Dichte) in den Spalt zwischen der Kapsel und dem Preßzylinder legt. Die Eigenschaften des Talks können durch Beimischung eines die Reibung herabsetzenden Materials, wie z. B. Bornitrid, Graphit oder Molybdänsulfid, verbessert werden. Eine andere Möglichkeit zur Verringerung der Reibung besteht darin, daß man eine Schicht aus einem Material mit schmierenden Eingenschaften auf die Innenseite des Preßzylinders spritzt. Die Wandtemperatur ist so niedrig, daß ein organisches Schmiermittel benutzt werden kann - wie z. B. Polytetrafluoräthylen. Platten und Buchsen aus Talk können durch Gießen hergestellt werden. Talkpulver kann mit Bindemittel und Härter gemischt werden. Als Bindemittel kann eine Mischung von 1 Volumenteil fünfprozentige Salzsäure HCI, 10 Volumenteilen Äthylsilikat und 15 Volumenteilen 90_- prozentiger Alkohol verwendet werden. Als Härter kann 1 Volumenteil fünfprozentige Ammoniaklösung zu 20 Volumenteilen Bindemittel verwendet werden. Die Rohre werden in einer Zentrifugalgießmaschine gegossen.The insulating and force-transmitting material can be applied around the capsule in various ways. Plates and tubular bushings can be made which are placed around the capsule when the heated capsule is inserted into the press. It is also possible to place the capsule on a plate or on a layer of powder or granules made of the insulating and pressure-transmitting material, to fill the space between the capsule and the surrounding cylinder with a powder or granules and finally to fill the capsule with a plate or to cover a layer of powder or granules. With regard to the filling, it is expedient to use a granulate of talc with such a particle size distribution that the granulate is easy-flowing and at the same time lies with a high degree of filling (density) in the gap between the capsule and the press cylinder. The properties of the talc can be increased by adding a friction-reducing material, such as. As boron nitride, graphite or molybdenum sulfide can be improved. Another way to reduce the friction is to spray a layer of a material with lubricating properties on the inside of the press cylinder. The wall temperature is so low that an organic lubricant can be used - such as. B. Polytetrafluoroethylene. Plates and bushings made of talc can be produced by casting. Talc powder can be mixed with binder and hardener. As the binder, a mixture of 1 part by volume can five percent hydrochloric acid HCl, 10 volumes of ethyl silicate and 15 parts by volume of 90 _- proof alcohol can be used. 1 volume of five percent ammonia solution to 20 volumes of binder can be used as hardener. The tubes are cast in a centrifugal casting machine.

Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht es, Kapseln mit einem großen Längen-Durchmesserverhältnis zu pressen. Ein Falten der Kapselbleche tritt nicht auf. In einer einfach wirkenden Presse kann eine Kapsel gepreßt werden, deren Längen-Durchmesserverhältnis fünf und mehr beträgt. Vorzugsweise wird eine Länge gewählt, die das zwei- bis fünffache des Durchmessers beträgt. In einer doppelt wirkenden Presse mit zwei beweglichen Stempeln oder in einer Presse mit einem beweglichen Stempel und einem beweglichen Preßzylinder kann das Längen-Durchmesserverhältnis der Kapsel das Doppelte der obengenannten Werte haben.The method according to the invention makes it possible to press capsules with a large length-diameter ratio. The capsule sheets do not fold. A capsule can be pressed in a single-acting press, the length-diameter ratio of which is five or more. A length is preferably chosen which is two to five times the diameter. In a double-acting press with two movable rams or in a press with one movable ram and one movable press cylinder, the length-diameter ratio of the capsule can be twice the above-mentioned values.

Die Kapselgröße kann innerhalb weiter Grenzen variieren. Ein kleines Kapselvolumen bedeutet jedoch eine große Oberfläche im Verhältnis zum Volumen, was ein schnelles Abkühlen zur Folge haben kann. Dadurch kann es schwierig werden, das Pressen durchzuführen, bevor die Temperatur unter die zum Erreichen einer guten Bindung erforderlichen Temperatur gesunken ist. Hierdurch besteht die Gefahr, daß die erforderliche Dichte nicht erreicht wird.The capsule size can vary within wide limits. However, a small capsule volume means a large surface area in relation to the volume, which can result in rapid cooling. This can make pressing difficult before the temperature drops below the temperature required to achieve a good bond. As a result, there is a risk that the required density will not be achieved.

Die Möglichkeit, einen Preßling mit einem großen Längen-Durchmesserverhältnis pressen zu können, bedeutet, daß ein relativ schwerer Preßling in einer Presse mit relativ geringer Preßkraft gepreßt werden kann. In einer Presse mit einer Preßkraft von ca. 30 MN kann man bei einem Preßdruck von ca. 250 MPa eine Kapsel mit einem Durchmesser von 330 mm pressen. Bei einer Länge von 1 100 mm beträgt das Gewicht der Kapsel ca. 500 kg.The possibility of being able to press a compact with a large length-diameter ratio means that a relatively heavy compact can be pressed in a press with a relatively low pressing force. In a press with a pressing force of approx. 30 MN, a capsule with a diameter of 330 mm can be pressed at a pressing pressure of approx. 250 MPa. With a length of 1 100 mm, the weight of the capsule is approx. 500 kg.

Man kann eine 100-prozentige Dichte mit geeigneten Parametern erreichen. Beim Pressen von Schnellstahlpulver kann eine Dichte, welche 99 % der theoretischen über steigt, bei einer Temperatur von 1 150 °C, einem Druck von 250 MPa und einer Preßzeit von wenigen Minuten erreicht werden. Eine Zykluszeit von 5 Minuten ist erreichbar. Wenn ein Preßling nach dem Pressen beispielsweise durch Schmieden oder Walzen warmverformt wird, ist es nicht erforderlich, beim Pressen eine vollkommene Dichte zu erreichen. Die vollkommene Dichte kann man dann durch die folgende Bearbeitung erreichen.One can achieve a 100 percent density with suitable parameters. When pressing high-speed steel powder, a density that exceeds 99% of the theoretical can be achieved at a temperature of 1 150 ° C, a pressure of 250 MPa and a pressing time of a few minutes. A cycle time of 5 minutes can be achieved. If a compact is thermoformed after pressing, for example by forging or rolling, it is not necessary to achieve a perfect density during pressing. The perfect density can then be achieved by the following processing.

Das Verfahren nach der Erfindung stellt eine realistische Alternative zum isostatischen Heißpressen in einem Druckofen mittels Druckgas in den Fällen dar, in denen eine endgültige Kompaktierung zu einem vollständig homogenen Material beispielsweise in einem folgenden Walzvorgang erfolgen kann. Die Investitionskosten sind verhältnismäßig niedrig, die Zykluszeit ist kurz bis hinunter zu ca. 5 Minuten, so daß eine große Kapazität bei niedrigen Kosten erreicht wird. Das Verfahren macht daher das Pulverpressen auch wirtschaftlich für die Herstellung von Walzpreßlingen aus einfacherem Material als es bei den bekannten Preßverfahren zum Einsatz kommt. Ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht auch darin, daß die an das Kapselmaterial und deren Schweißnähte gestellten Anforderungen bedeutend niedriger sind als beim isostatischen Heißpressen in Gasatmosphäre. Die Kapsel braucht nur gefüllt und gerüttelt (vibriert) zu werden, wobei die Dichte des eingefüllten sphärischen Pulvers 65 bis 70 % der theoretischen Dichte erreicht. Die Kapsel wird dann mit oder ohne vorausgehense Evakuierung verschlossen. Im Falle der Durchführung einer Evakuierung kann sie anschließend auch erneut an Stickstoffgas angeschlossen werden, bevor sie verschlossen wird.The method according to the invention represents a realistic alternative to hot isostatic pressing in a pressurized furnace by means of pressurized gas in cases where a final compacting to a completely homogeneous Material can for example be done in a subsequent rolling process. The investment costs are relatively low, the cycle time is short down to about 5 minutes, so that a large capacity is achieved at a low cost. The process therefore makes powder pressing economical for the production of rolled compacts from a simpler material than is used in the known pressing processes. A major advantage of the method according to the invention is also that the requirements placed on the capsule material and its weld seams are significantly lower than in hot isostatic pressing in a gas atmosphere. The capsule only needs to be filled and shaken (vibrated), the density of the spherical powder filled reaching 65 to 70% of the theoretical density. The capsule is then closed with or without previous evacuation. If an evacuation is carried out, it can then be reconnected to nitrogen gas before it is sealed.

Anhand der Figuren soll das Verfahren nach der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Figur 1 eine Prinzipskizze einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens,
Figur 2 eine Presse zur Durchführung des Verfahrens mit gerade eingesetztem Preßling,
Figur 3 die Presse gemäß Fig. 2 am Ende eines Preßvorganges.

The method according to the invention will be explained in more detail with reference to the figures. Show it

FIG. 1 shows a basic sketch of an installation for carrying out the method,
FIG. 2 shows a press for carrying out the method with the compact just inserted,
Figure 3 shows the press of FIG. 2 at the end of a pressing process.

Die Figuren zeigen Kapseln 1 und einen Ofen 2, in dem die Kapseln auf eine zum Pressen geeignete Temperatur erwärmt werden. Ein Handhabungsroboter 3 setzt eine von dem Transportband 4 genommene Kapsel in den Ofen 2, nimmt eine erwärmte Kapsel aus dem Ofen 2. und führt diese zur Presse 5 weiter.The figures show capsules 1 and an oven 2 in which the capsules are heated to a temperature suitable for pressing. A handling robot 3 places a capsule taken from the conveyor belt 4 in the oven 2, takes a heated capsule out of the oven 2 and passes it on to the press 5.

Die Presse 5, die anhand der Figuren 2 und 3 ausführlicher beschrieben wird, ist eine hydraulische Presse. mit einem Pressenrahmen 6, in dem ein vertikal beweglicher Preßzylinder 7 angebracht ist, der mittels Rollen 8 und Schienen 9 geführt wird. Der Preßzylinder 7 kann mit Hilfe hydraulischer Hebezylinder 10 zwischen einer Chargierstellung gemäß Figur 2 und einer Preßstellung gemäß Figur 3 verschoben werden. Im unteren Teil des Pressenrahmens 6 befindet sich ein Betätigungszylinder 11 mit einem Kolben 12. Ein dem Preßzylinder 7 angepaßter Stempel 13 ist mit dem Kolben 12 mit Hilfe einer Halteplatte 14 verbunden, die mittels nicht dargestellter Bolzen am Kolben 12 befestigt ist. Diese Platte ist mit Führungsrollen 15 versehen, die auf den Schienen 9 laufen. Der Stempel hat eine solche Länge, daß seine obere Stirnfläche etwas unterhalb der oberen Stirnfläche des Zylinders 7 in der Chargierstellung gemäß Figur 2 liegt. Am oberen Ende der Presse befindet sich ein fester Stempel 16, der mit Hilfe eines Ringes 17 und nicht dargestellten Bolzen im Pressenrahmen befestigt ist. Am oberen Ende des Preßzylinders ist ein ringförmiger Einfülltrichter 18 für Talk oder Pyrophyllit 19 in kornförmigen Zustand angebracht. Dieses Material hat wärmeisolierende und druckübertragende Eigenschaften und wird dem Trichter aus einem Vorratsbehälter 20 (Fig. 1) zugeführt. Talk ist leicht zugänglich und billig, und es ist geeignet, bei zweckmäßiger Korngrößenverteilung den Spalt 22 zwischen der Kapsel 1 und dem Preßzylinder 7 auszufüllen. Mit Rücksicht auf die Wärmeisolierung und das Ausfüllen des Spalts 22 soll dieser mindestens 25 mm groß sein. Somit soll der Preßzylinder 7 einen 50 mm größeren Durchmesser als die Kapsel 1 haben.The press 5, which is described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3, is a hydraulic press. with a press frame 6, in which a vertically movable press cylinder 7 is attached, which is guided by means of rollers 8 and rails 9. The press cylinder 7 can be moved with the aid of hydraulic lifting cylinders 10 between a charging position according to FIG. 2 and a pressing position according to FIG. 3. In the lower part of the press frame 6 there is an actuating cylinder 11 with a piston 12. A stamp 13 adapted to the press cylinder 7 is connected to the piston 12 by means of a holding plate 14 which is fastened to the piston 12 by means of bolts (not shown). This plate is provided with guide rollers 15 which run on the rails 9. The stamp has a length such that its upper end face lies somewhat below the upper end face of the cylinder 7 in the charging position according to FIG. 2. At the upper end of the press there is a fixed punch 16 which is fastened in the press frame by means of a ring 17 and bolts, not shown. At the upper end of the press cylinder, an annular hopper 18 for talc or pyrophyllite 19 is attached in a granular state. This material has heat-insulating and pressure-transmitting properties and is fed to the funnel from a storage container 20 (FIG. 1). Talc is easily accessible and inexpensive, and it is suitable to fill the gap 22 between the capsule 1 and the press cylinder 7 with an appropriate grain size distribution. With regard to the thermal insulation and the filling of the gap 22, this should be at least 25 mm in size. Thus, the press cylinder 7 should have a 50 mm larger diameter than the capsule 1.

Das Pressen wird wie folgt durchgeführt: Eine Platte oder Schicht 21 aus Talk wird im Zylinder 7 auf dem Stempel 13 aufgebracht. Mit Hilfe des Roboters 3 wird eine erwärmte Kapsel 1 vom Ofen 2 geholt und auf die Platte 21 gesetzt. Der Zylinder 7 wird so angehoben, daß der obere Stempel 16 etwas in den Zylinder hineinragt. Während dieses Anhebens wird dem Spalt 22 Material 19 aus dem Trichter 18 zugeführt, so daß eine isolierende und druckübertragende Schicht 25 gebildet wird. Außerdem wird eine Materialschicht 21 auf dem oberen Ende der Kapsel 7 angebracht. Die äußeren Teile der Kapsel, insbesondere die Kanten, kühlen bei der Überführung der Kapsel vom Ofen 2 zur Presse 5 ab. Es kann daher angebracht sein, mit dem Pressen etwas zu warten, bis sich die Temperatur in der Kapsel 1 ausgeglichen hat.The pressing is carried out as follows: A plate or layer 21 of talc is applied in the cylinder 7 on the stamp 13. With the help of the robot 3, a heated capsule 1 is removed from the oven 2 and placed on the plate 21. The cylinder 7 is raised so that the upper punch 16 protrudes somewhat into the cylinder. During this lifting, material 19 is fed from the hopper 18 to the gap 22, so that an insulating and pressure-transmitting layer 25 is formed. In addition, a material layer 21 is applied to the upper end of the capsule 7. The outer parts of the capsule, in particular the edges, cool down when the capsule is transferred from the oven 2 to the press 5. It may therefore be appropriate to wait a little before pressing until the temperature in the capsule 1 has equalized.

Der Zylinderkammer 23 wird Druckmittel von einer nicht gezeigten Druckmittelquelle über eine Leitung 24 zugeführt, so daß die Kapsel 1 zwischen den Stempeln 13 und 16 axial zusammengepreßt wird. Bei diesem Pressen kann der Zylinder 7 dem Preßling frei folgen, so daß die kleinstmögliche Preßkraft durch Reibung und . Schlupf zwischen Preßling und Zylinderwand verlorengeht. In der Endphase des Pressens nimmt der Zylinder die in Figur 3 gezeigte Stellung ein. Anschließend werden der Stempel 13 und der Zylinder 7 gesenkt, und ein fertiger Walzpreßling wird mit Hilfe des Roboters 3 entnommen. Das Kapselmaterial muß entfernt werden. In vielen Fällen verschwindet das Kapselmaterial in Form von Zunder bei dem folgenden Walzen und den hierfür erforderlichen Erwärmungen.The cylinder chamber 23 is supplied with pressure medium from a pressure medium source, not shown, via a line 24, so that the capsule 1 is pressed axially between the punches 13 and 16. In this pressing, the cylinder 7 can freely follow the compact, so that the smallest possible pressing force due to friction and. Slippage between the compact and the cylinder wall is lost. In the final phase of the pressing, the cylinder assumes the position shown in FIG. 3. The punch 13 and the cylinder 7 are then lowered, and a finished rolled compact is removed using the robot 3. The capsule material must be removed. In many cases, the capsule material in the form of scale disappears during the subsequent rolling and the heating required for this.

Claims

1. Process for manufacturing compressed bodies from powder, which compressed bodies are intended to be shaped into a desired form by further working as for instance forging or rolling, in which process the powder for one body to be compressed is first transformed into a powder body capable of being manipulated, which body is then heated and at bonding temperature subjected to such a pressure in the forming cavity of a press that the powder grains are bonded together to form a substantially massive and solid body, whereby the powder body in the forming cavity is surrounded with an insulating layer consisting of a material that during the subsequent insertion of a plunger into the forming cavity serves as a pressure-transmitting medium through which pressure is applied completely against all sides of the powder body, characterized in that the manipulatable powder body consists of a capsule filled with powder, and that the insulating layer (25) consists of talc or pyrophyllite.

2. Process according to claim 1, characterized in that the body to be compressed (1) is subjected at its two ends to an axially directed pressure from two plungers (13, 16), while the cylinder (7), which surrounds the body to be compressed, is free to move axially during compressing.

3. Process according to claim 1 or 2, characterized in that plates (21) of the insulating material are positioned on the lower and upper end of the capsule (1), and that a sleeve of the insulating material is positioned to surround the capsule in the cylinder.

4. Process according to claim 1 or 2, characterized in that the capsule is placed on a layer (21) of insulating material, that the annular gap (22) between the capsule and the cylinder is filled with powder or grained insulating material, and that the upper end side of the capsule is covered with a layer of insulating material.

5. Process according to claim 4, characterized in that the annular gap (22) between the capsule and the cylinder is filled with granulated talcum of such grain size distribution as to have good flowability properties and as to fill the annular gap as completely as possible.

6. Process according to any of the preceding claims, characterized in that the insulating layer (25) applies a radial pressure on the capsule (1) of such a value as to avoid any folding of the sheet of the capsule.

7. Process according to any of the preceding claims, characterized in that after insertion of the capsule into the press the application of pressure is delayed for such a time interval as to allow the surface layer of the contents of the capsule, which has suffered a drop in temperature during the insertion step, to be reheated by heat transfer from the interior portion of the capsule.

8. Process according to any of the preceding claims, characterized in that the parameters of the pressing step are chosen in such a way that a density of 100 per cent is obtained by the pressing step and that the compressed body will obtain desired strength values during the subsequent treatment.