EP0156760A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines warmarbeitswerkzeuges - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines warmarbeitswerkzeuges Download PDF

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EP0156760A2
EP0156760A2 EP85730029A EP85730029A EP0156760A2 EP 0156760 A2 EP0156760 A2 EP 0156760A2 EP 85730029 A EP85730029 A EP 85730029A EP 85730029 A EP85730029 A EP 85730029A EP 0156760 A2 EP0156760 A2 EP 0156760A2
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melt
gas
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D23/003—Moulding by spraying metal on a surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/115—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by spraying molten metal, i.e. spray sintering, spray casting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
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    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C22C1/1042—Alloys containing non-metals starting from a melt by atomising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/123—Spraying molten metal

Definitions

  • Large porous hot work tools can be produced with the invention by atomizing a molten metal and collecting the melt particles in a mold.
  • the process parameters i.e. in particular, the superheating of the melt, the melt flow per unit of time (which is determined by the diameter of the melt jet), the amount, temperature and speed of the atomizing gas and the distance of the mold from the atomizing nozzle so that the melt particles when they hit the under the Atomizing nozzle located or on the melt particles already accumulated in the mold have already cooled so far that they have a doughy consistency.
  • “dough” is understood to mean a state in which the particles are still deformable under slight pressure, i.e.
  • the particles are already completely solidified or can still have a liquid core, which, however, must be so small that the enveloping body surrounding it no longer bursts when it hits the mold. This is necessary so that the tool produced has a relative density of 70-90%, preferably 80-85%.
  • the melt particles should still have enough thermal energy to weld (sinter).
  • the setting of the particle consistency differs fundamentally from that for the production of metal powder, in which a solid particle character is required and the particles should have as little thermal energy as possible in order to prevent caking.
  • a suitable parameter combination can e.g. determine by experimenting that the distance between the mold and the atomizing nozzle is varied under otherwise constant conditions. It should be noted that a tendency towards a higher overheating of the melt, an increase in the melt flow rate per unit of time, an increase in the gas temperature and a decrease in the amount of atomizing gas supplied per unit of time under otherwise constant conditions will lead to a softer particle consistency a higher specific gravity.
  • desired material properties e.g. heat resistance
  • the method according to the invention also enables the production of tools with deliberately different properties within the volume of the shaped body. This is e.g. This makes it possible for hard materials (e.g. carbides, nitrides, oxides, etc.) to be supplied to the atomizing nozzle in a time-controlled manner during the atomization process and to be introduced into the shaped body with the flow of the melt particles.
  • hard materials e.g. carbides, nitrides, oxides, etc.
  • the shaped body In some cases it may be advantageous to cause hard materials to form when the molten metal is atomized and / or during a reaction annealing treatment (i.e. in the shaped body itself).
  • one or more metals e.g. Al, Ti, Nb
  • the gas used in the atomization and / or reaction annealing e.g. nitrogen, carbon dioxide, oxygen in the air, etc.
  • the shaped body should have a relative density of approximately 80-85%.
  • the atomization of the molten metal and the collection in the mold are advantageously carried out in a container sealed from the outside atmosphere.
  • Inert gases such as argon or nitrogen can then be used as the atomizing gas. If the requirements for the degree of purity of the inert atmosphere are not too great and can e.g. If nitrogen is used as the atomizing gas, then it makes sense to carry out the atomization in an open container, the external atmosphere being largely shielded by the purging action of the nitrogen which is constantly being newly added to the container during atomization.
  • the setting of different material properties within the tool can also be achieved by changing the distance of the collecting form from the atomizing nozzle over time, so that layers of different density, ie also different porosity, are formed in the shaped body. This has e.g. also influence any subsequent reaction annealing treatment.
  • a high density is usually desired where fastening elements are to be attached to the tool.
  • a uniform or even specifically non-uniform filling of the mold can be achieved by moving the mold under the nozzle in approximately horizontal directions.
  • the tools produced by the method according to the invention can generally be used directly as finished parts or only have to be subjected to a comparatively simple mechanical processing (e.g. seating surfaces, drilling). In some cases, however, it is important to largely eliminate the open pore structure of the molded body.
  • a device for carrying out the method according to the invention has a chop tank, in the bottom of which a pouring opening is provided, below which a preferably ring-shaped atomizing nozzle is arranged coaxially to the pouring opening.
  • This nozzle has a connection for the atomizing gas.
  • a different cross-sectional shape of the nozzle e.g. rectangular
  • the shape for collecting the shrimp particles is interchangeably arranged below the nozzle on a holding device that is height-adjustable (e.g. by means of a motor drive) in order to be able to vary the distance to the nozzle.
  • a holding device that is height-adjustable (e.g. by means of a motor drive) in order to be able to vary the distance to the nozzle.
  • the nozzle and the receiving device with the mold in an atomizing container which is closely connected to the melt container and is sealed off from the external atmosphere and has an outlet for the discharge of the atomizing gas. Since the cooling of the melt particles resulting from the atomization takes place primarily through heat radiation rather than through the release of heat into the atomization gas until solidification, it can also be advantageous to provide the atomization container with additional cooling in or on its wall to influence the solidification conditions.
  • a fonu body is to be produced which, as a hot working tool, is subject to heavy wear.
  • the part has the dimensions 420 mm x 120 mm x 40 mm.
  • a steel shape with the corresponding internal dimensions is movably mounted in an enclosed container with the exclusion of air under an atomizing nozzle.
  • the distance between the mold and the ring-shaped nozzle (diameter 80mm) is 600 mm.
  • the density of the molded body is about 6.3 g / cm, which corresponds to a relative density of about 80% for the CrNi steel used.
  • a fine-grained oxide Al 2 0 3
  • the melt flows through the nozzle at about 0.5 kg / sec. Nitrogen at room temperature is used as the atomizing gas.
  • the mold is moved under the jet of the melt particles so that the mold is evenly filled.
  • the supply of the hard material is interrupted and the distance from the nozzle is reduced. This results in a correspondingly higher density of about 90% in the upper part of the molded body.
  • the melt stream is also interrupted.
  • the molded body remains under the exclusion of oxygen up to about 400 ° C. Then it is repacked in a closed oven and first annealed under vacuum and later embroidered under reduced nitrogen pressure (less than 1 bar) to achieve a heat-resistant structure. Then the mechanical processing of the bearing surface not loaded with hard material takes place, for example planning, drilling, thread cutting.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Warmarbeitswerkzeuges, bei dem eine Schmelze aus Stahl- oder Sonderlegierungen auf Ni-oder CO-Basis mittels eines Gases zerstäubt und die Schmelzpartikel in einer Form aufgefangen werden.
Um die Herstellung eines Warmarbeitswerkzeuges mit einer relativen Dichte von 70-90% aus einer zerstäubten Metallschmelze zu erlauben, wird vorgeschlagen, daß die Zerstäubungsbedingungen so eingestellt werden, daß die beim Zerstäuben entstandenen Schmelzpartikel beim Auftreffen auf die Form bzw. auf die in der Form bereits angesammelten Schmelzenpartikel eine teigige Konsistenz aufweisen, daß der Zerstäubungsdüse während des Zerstäubungsvorganges zusätzlich Hartstoffe zugeführt werden und daß das Werkzeug einer Reaktionsglühung unterzogen wird. Für die Vorrichtung ist eine Möglichkeite zur Veränderung des Abstandes zwischen Form und Düse vorgesehen.

Description

  • Die Herstellung von porenfreien oder fast porenfreien Vorformlingen durch Zerstäuben einer Metallschmelze und sofortiges Auffangen der Tropfen in einer Form ist bereits bekannt. Beispielsweise wird ein solches Verfahren in der.DE-OS 25 37 103 beschrieben. Die relative Dichte dieser Vorformtinge soll mindestens 90 %, normalerweise 95 - 99 % betragen. Das bedeutet, daß die noch vorhandenen Poren miteinander nicht mehr verbunden sind. Dies ist wichtig, weil die Teile im warmen Zustand durch Schmieden, Pressen oder Strangpressen weiter verarbeitet werden sollen und das Eindringen von Sauerstoff in die Poren zu. einer unerwünschten inneren Oxidation führen würde mit der Folge einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften.
  • Weiterhin ist es allgemeiner Stand der Technik, poröse Fertigteile oder Halbzeuge, die einer Wärmebehandlung in einem Reaktionsgas oder im Vakuum unterworfen werden sollen, nach pulvermetallurgischen Verfahren herzustellen. Dieser Weg erfordert mindestens folgende Schritte: Herstellen des Pulvers, Verdichtung des Pulvers, Sintern des Formkörpers. Insbesondere bei der Herstellung großer Teile ist das Verdichten mit hohem apparativen Aufwand verbunden.
  • Ferner ist es bekannt, dem Metallpulver vor dem Pressen Hartstoffe (z.B. A1203) zuzusetzen, um verschleißfeste Formkörper herzustellen. Nachteilig ist dabei häufig ein starker Verschleiß der Preßwerkzeuge.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein verefnfachtes Verfahren, das die Herstellung eines warmarbeitswerkzeuges mit einer relativen Dichte von 70 - 90 % aus einer zerstäubten Metallschmelze erlaubt, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 - 10 angegebenen. Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Ist im Anspruch 11 gekennzeichnet. Bevorzugte Ausführungen dieser Vorrichtung gehen aus den Ansprüchen 12 - 14 hervor.
  • Mit der Erfindung lassen sich große poröse warmarbeitswerkzeugeLnnittelbar durch Zerstäuben einer Metallschmelze und Auffangen der Schmelzenpartikel in einer Form herstellen. Dabei sind die Verfahrensparameter, d.h. insbesondere die Überhitzung der Schmelze, der Schmelzendurchfluß pro Zeiteinheit (der durch den Durchmesser des Schmelzentrahls bestimmt wird), die Menge, Temperatur und Geschwindigkeit des Zerstäubungsgases und der Abstand der Form von der Zerstäubungsdüse so zu wählen, daß die Schmelzenpartikel beim Auftreffen auf die unter der Zerstäubungsdüse befindliche Form bzw. auf die in der Form bereits angesammelten Schmelzenpartikel bereits soweit abgekühlt sind, daß sie eine teigige Konsistenz aufweisen. Unter "teigig" wird hierbei ein Zustand verstanden, bei dem die Partikel unter leichtem Druck noch verformbar sind, d.h. daß die Partikel bereits völlig durcherstarrt sein oder aber noch einen flüssigen Kern haben können, der allerdings so klein sein muß, daß der ihn umgebende Hüllkörper beim Auftreffen auf die Form nicht mehr zerplatzt. Dies ist erforderlich, damit das hergestellte werkzeug eine relative Dichte von 70 - 90 %, vorzugsweise 80 -85 % aufweist. Außerdem sollen die Schmelzenpartikel noch genügend Wärmeenergie besitzen, um miteinander zu verschweissen (sintern).
  • Die Einstellung der Partikelkonsistenz unterscheidet sich grundlegend von derjenigen zur Erzeugung von Metallpulver, bei der ein fester Partikelcharakter erforderlich ist und die Partikel möglichst wenig Wärmeenergie besitzen sollen, um ein Zusammenbacken zu verhindern.
  • Umgekehrt werden bei einem Verfahren entsprechend der DE-OS 25 37 103 besonders weiche Partikel erzeugt, damit sich eine möglichst hohe relative Dichte einstellt; d.h. die auf der Oberfläche der in der Form angesammelten Teilchenanhäufung entstandenen Vertiefungen und Unebenheiten müssen dabei durch die nachfolgenden Partikel weitestgehend aufgefüllt werden, damit keine miteinander verbundenen Poren entstehen.
  • Nach der Erfindung wird also bei der Zerstäubung der Schmelze eine Verfdhrensparameter-Kombination eingestellt, die nach dem Stand der Technik in jedem Fall zu vermeiden war.
  • Eine geeignete Parameter-Kombination läßt sich z.B. dadurch ermitteln, daß in Versuchen der Abstand zwischen Form und Zerstäubungsdüse bei sonst konstanten Bedingungen variiert wird. Dabei ist zu beachten, daß in der Tendenz eine höhere Überhitzung der Schmelze, eine Erhöhung der Schmelzendurchflußmenge pro Zeiteinheit, eine Erhöhung der Gastemperatur und eine Verminderung der Menge des pro Zeiteinheit zugeführten Zerstäubungsgases unter sonst jeweils konstanten Bedingungen zu einer weicheren Partikelkonsistenz führen wird, also zu einer höheren relativen Dichte.
  • Die relative Dichte von höchstens 90 %, vorzugsweise 80 - 85 %, gewährleistet einen porösen Formkörper, dessen Poren weitestgehend miteinander in Verbindung stehen. Das ermöglicht es, den Fonnkörper, für dessen Gestaltgebung kein Preßvorgang erforderlich war, einer Reaktionsglühbehandlung zu unterziehen, bei der die angestrebten Reaktionen (z.B. Entkohlung, Oxidation, Reduktion, Aufstickung usw.) nicht nur in einem in der Tiefe eng begrenzten Oberflächenbereich, sondern wegen der offenen Porenstruktur durchgängig oder zumindest in großen Teilen seines Volumens stattfinden. Dadurch lassen sich mit durchgehender Tiefenwirkung gewünschte Werkstoffeigenschaften (z.B. Warmfestigkeit) einstellen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auch die Herstellung von Werlkzeugen mit gezielt unterschiedlichen Eigenschaften innerhalb des Formkörpervolumens. Dies ist z.B. dadurch möglich, daß während des Zerstäubungsvorganges zeitlich gesteuert Hartstoffe (z.B. Karbide, Nitride, Oxide usw.) der Zerstäubungsdüse zugeführt und mit dem Strom der Schmelzenpartikel in den Formkörper eingebracht werden.
  • Dadurch läßt sich erreichen, daß nur bestimmte Zonen mit Hartstoffen durchsetzt sind. Beispielsweise können so bei einem verschleißfesten Körper die Volumenteile, die zur Aufnahme von Befestigungselementen dienen und daher noch mechanisch zu bearbeiten sind (z.B. Gewindebohrungen), von Hartstoffen freigehalten werden, um die spätere Bearbeitung nicht zu erschweren. Es ist selbstverständlich auch möglich, den gesamten Formkörper gleichmäßig mit Hartstoffen zu durchsetzen.
  • In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Entstehung von Hartstoffen beim Zerstäuben der Metallschmelze und/oder während -einer Reaktionsglühbehandlung (d.h. im Formkörper selbst) zu bewirken. Hierzu können der Schmelze vor dem Zerstäuben ein oder auch mehrere Metalle (z.B. Al, Ti, Nb) zulegiert werden, die mit dem bei der Zerstäubung und/oder der Reaktionsglühung verwendeten Gas (z.B. Stickstoff, Kohlendioxid, Sauerstoffanteil der Luft usw.) reagieren können und dabei Hartstoffe (z.B. A1203) bilden. Für die Glühbehandlung sollte der Formkörper eine relative Dichte von etwa 80 - 85 % aufweisen.
  • Um eine Reaktion z.B. mit dem Sauerstoff der Luft auszuschließen, wird die Zerstäubung der Metallschmelze und das Auffangen in der Form vorteilhaft in einem von der äußeren Atmosphäre abgeschlossenen Behälter vorgenommen.
  • Als Zerstäubungsgas können dann inerte Gase wie Argon oder auch Stickstoff verwendet werden. Sind die Anforderungen an den Reinheitsgrad der inerten Atmosphäre nicht zu groß und kann z.B. Stickstoff als Zerstäubungsgas verwendet werden, dann bietet es sich an, die Zerstäubung in einem offenen Behälter vorzunehmen, wobei eine weitgehende Abschirmung der äußeren Atmosphäre durch die Spülwirkung des ständig bei der Zerstäubung neu dem Behälter zugeführten Stickstoffs erzielt wird.
  • Die Einstellung unterschiedlicher Werkstoffeigenschaften innerhalb des Werkzeuges ·läßt sich auch dadurch realisieren, daß der Abstand der Auffangform von der Zerstäubungsdüse im Zeitablauf verändert wird, so daß im Formkörper Schichten unterschiedlicher Dichte, also auch unterschiedlicher Porosität entstehen. Dies hat z.B. auch Einfluß auf eine sich ggf. anschließende Reaktionsglühbehandlung. Eine hohe Dichte ist in der Regel dort erwünscht, wo Befestigungselemente am Werkzeug angebracht werden sollen.
  • Eine gleichmäßige oder auch gezielt ungleichmäßige Füllung der Form, ggf. in Verbindung mit einer Änderung des Abstandes der Form von der Düse, läßt-sich durch Bewegen der Form unter der Düse in etwa horizontalen Richtungen bewirken. Im Prinzip wäre es auch möglich, umgekehrt die Strahlrichtung der Düse so zu verändern, daß die Auftreffzone der Schmelzenpartikel in einem gewünschten Bereich der Form liegt. Auf diese Weise kann, eventuell auch in Verbindung mit einer zeitlich dosierten Hartstoffzugabe, ein Werkzeug mit stark unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften innerhalb des Formkörpervolumens erzeugt werden.
  • Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkzeuge sind im Regelfall direkt als Fertigteile verwendbar oder müssen nur noch einer vergleichsweise einfachen mechanischen Bearbeitung (z.B. Sitzflächen, Bohrung) unterzogen werden. In manchen Fällen ist es jedoch wichtig, die offene Porenstruktur des Formkörpers wieder weitgehend zu beseitigen.
  • Dies kann durch Verdichten (z.B. durch Schmieden oder Strangpressen) oder auch durch Tränken in einem die Poren ausfüllenden Medium geschehen.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist einen Schotelzenbehälter auf, in dessen Boden eine Ausgießöffnung angebracht ist, unterhalb deren eine vorzugsweise ringfönnige Zerstäubungsdüse koaxial zur Ausgießöffnung angebracht ist.
  • Diese Düse weist einen Anschluß für das Zerstäubungsgas auf. In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, eine andere Querschnittsform der Düse (z.B. rechteckig) zu wählen, um z.ß. einen im Querschnitt schmalen aber länglichen Sprühstrahl zu erzeugen, der in der Länge etwa mit der Länge oder Breite der Form übereinstitmnt. Die Form zum Auffangen der Schtnelzenpartikel ist unterhalb der Düse auswechselbar auf einer Aufnahmevorrichtung angeordnet, die höhenverstellbar (z.B. mittels Motorantrieb) ist, um den Abstand zur Düse variieren zu können. Besonders vorteilhaft ist es, die Aufnahmevorrichtung unter der Düse schwenkbar oder verfahrbar zu gestalten, um die Auftreffzone des Sprühstrahles innerhalb der Form beliebig verändern zu können (z.B. mittels Motorantrieb). Weiterhin vorteilhaft ist es, die Düse und die Aufnahmevorrichtung mit der Form in einem an den Schmelzenbehälter dicht anschließenden Zerstäubungsbehälter anzuordnen, der von der äußeren Atmosphäre abgeschlossen ist und einen Auslaß für die Abführung des Zerstäubungsgases aufweist. Da die Kühlung der durch die Zerstäubung entstandenen Schmelzenpartikel bis zur Erstarrung in erster Linie durch wärmeabstrahlung und weniger durch Wänneabgabe an das Zerstäubungsgas erfolgt, kann es auch vorteilhaft sein, zur Beeinflussung der Erstarrungsbedingungen den Zerstäubungsbehälter mit einer zusätzlichen Kühlung in oder an seiner Wandung zu versehen.
  • Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Beispiels näher erläutert.
  • Es soll ein Fonukörper hergestellt werden, der als Warmarbeitswerkzeug starkem Verschleiß ausgesetzt ist. Das Teil hat etwa die Abmessungen 420 mm x 120 mm x 40 mm. Eine Stahl form mit den entsprechenden Innenmaßen ist in einem geschlossenen Behälter unter Luftabschluß beweglich unter einer Zerstäubungsdüse montiert. Der Abstand der Form von der ringförmigen Düse (Durchmesser 80mm) beträgt 600 mm.
  • Er wurde in Versuchen so ennittelt, daß die Dichte des Formkörpers etwa 6,3 g/cm beträgt, was bei dem verwendeten CrNi-Stahl einer relativen Dichte von etwa 80 % entspricht. Gleichzeitig mit dem Strahl der ca. 1540 °C warmen Stahlschmelze wird im Saugbereich der Düse kontinuierlich als Hartstoff ein feinkörniges Oxid (Al203) in einer Menge zugeführt, die etwa einem Anteil von 5 % der Stahlschmelze entspricht. Die Schmelze strömt mit etwa 0,5 kg/sek durch die Düse. Als Zerstäubungsgas wird Raumtemperatur aufweisender Stickstoff verwendet. Während der Zerstäubung wird die Form so unter, dem Strahl der Schmelzenpartikel bewegt, daß sich eine gleichmäßige Füllung der Form ergibt. Wenn der Formkörper eine Höhe von etwa 30 mn erreicht hat, wird die Zufuhr des Hartstoffes unterbrochen und der Abstand von der Düse verringert. Dadurch stellt sich im Oberteil des Formkörpers eine entsprechend höhere Dichte von etwa 90 % ein. Nach dem Füllen der Form - Formkörpergewicht etwa 12,7 kg - wird auch der Schmelzenstrahl unterbrochen. Der Formkörper bleibt noch bis etwa 400 °C unter Sauerstoffabschluß. Dann wird er in einen geschlossenen Ofen umgepackt und zuerst unter Vakuum geglüht und später unter vermindertem Stickstoffdruck (kleiner 1 bar) zur Erzielung eines warmfesten Gefüges aufgestickt. Anschließend erfolgt die mechanische Bearbeitung der nicht mit Hartstoff beladenen Auflagefläche, z.B. Planen, Bohren, Gewindeschneiden.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung eines Warmarbeitswerkzeuges, bei dem eine Schmelze aus Stahl oder Sonderlegierungen auf Ni- oder Co-Basis mittels eines Gases zerstäubt und die Schmelzenpartikel in einer Form aufgefangen werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzielung einer relativen Dichte im Werkzeug von 70 - 90 die Zerstäubungsbedingungen (Überhitzung der Schmelze, Durchflußmenge der Schmelze pro Zeiteinheit, Gasmenge, -geschwindigkeit, -temperatur, Entfernung der Form von der Zerstäubungsdüse) so eingestellt werden, daß die beim Zerstäuben entstandenen Schmelzenpartikel beim Auftreffen auf die Form bzw. auf die in der Form bereits angesammelten Schmelzenpartikel eine teigige Konsistenz aufweisen, daß der Zerstäubungsdüse während des Zerstäubungsvorganges zusätzlich Hartstoffe zugeführt werden und daß das Werkzeug einer Reaktionsglühung unterzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mengenstrom der zugesetzten Hartstoffe zeitlich variiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schmelze vor dem Zerstäuben mindestens ein Metall zugesetzt wird, das mit dem Gas bei der Reaktioosglühung einen HartuLoff bildeL.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schmelze vor dem Zerstäuben mindestens ein Metall zugesetzt wird, das mit dem Zerstäubungsgas reagiert und dabei einen Hartstoff bildet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zerstäubung in einem geschlossenen Behälter durchgeführt wi rd.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Zerstäubungsgas Argon oder Stickstoff verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüch 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand zwischen der Zerstäubungsdüse und der Auffangform während der Zerstäubung zur Erzeugung zonenweise unterschiedlicher Dichten im Werkzeug variiert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auftreffzone der Schmelzenpartikel innerhalb der Form im Zeitablauf verändert wird.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer unter der Ausgießöffnung eines Schtaelzenbehälters befestigten Zerstäubungsdüse, die an eine regelbare Gaszuleitung angeschlossen ist, und einer unterhalb der Düse auswechselbar angeordneten Form,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vorrichtung zur Veränderung des Abstandes zwischen Form und Düse vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Form auf einer unter der Düse verfahrbaren Trägervorrichtung montiert ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Düse und die Form In einem von der äußeren Atmosphäre abgeschlossenen Behälter angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandung des Behälters mit einem Kühlsystem versehen ist.
EP85730029A 1984-03-12 1985-02-27 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines warmarbeitswerkzeuges Expired - Lifetime EP0156760B1 (de)

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